Шансът това да е щастлива случайност е 5 на 10 милиона. Това е достатъчно за физиците да заявят, че бозонът Хигс – най-търсената частица в света, е открит. Възторжени овации, свиркания и поздравления изпълват аудиторията в ЦЕРН, близо до Женева, Швейцария.

Почти 50 години след първото предсказване на съществуването му, този пробив означава, че стандартният модел на физиката на елементарните частици, която обяснява всички познати частици и сили, които влияят върху тях, сега вече е завършен.

Бозон Хигс с маса около 125-126 гигаелектронволта (GeV) е засечен от всеки от детекторите близнаци CMS и АТЛАС в Големия адронен колайдер самостоятелно. Всеки от тях го е засякъл с точност в степен 5 сигма или 5 стандартни отклонения. Това обявиха ръководителите на експериментите в ЦЕРН.

Дори по стандартните на физиците, занимаващи се с елементарни частици, статистически това е достатъчно показателно, за да се смята за откриване на частица.

„Мисля, че го открихме” – това  каза Ролф Хойер, генерален директор на ЦЕРН, в края на многоочаквания семинар, който се проведе на 4 юли 2012 година.

По света резултатите бяха наблюдавани по време на Международната конференция по физика на високите енергии в Мелбърн, Австралия.

Патици в строй

Пиер Одон, директор на „Фермилаб” близо до Чикаго, Илинойс, дом на вече неработещия ускорител Теватрон, изрази своите разбирания за откритието по друг начин: „Ако изглежда като патица и ходи като патица, то значи е патица”.

Джо Инкандела от CMS и Фабиола Джианоти от АТЛАС съобщиха, че са видели голям брой частици, отговарящи на профила на Хигс с маса от съответно 125 и 126 GeV. И двамата обявиха точност от 5 сигма за резултата и двете обявления бяха посрещнати от овации на крака.

Този резултат е в съгласие с предишни, по-малко статистически значими предположения за бозона Хигс от декември, принадлежащи на същите два екипа.

Хората започват да се редят на опашка още от 11 вечерта в деня преди семинара. Много от тези, които пристигат сутринта, трябва да бъдат отпратени, тъй като няма достатъчно места.

Имайки предвид вихрушката от слухове и преувеличения от дните преди откритието, както и факта, че откритието беше принципно възможно (въз основа на обема събрана информация), положителният резултат за наличието на бозон Хигс не е пълна изненада, макар че увереността в откритието е най-добрият от дългоочакваните резултати.

Елементарно е

Бозонът Хигс дава маса на всички елементарни частици, като по този начин прави възможно съществуването на материята. Той е фундаменталната единица, или квант, на полето на Хигс. Той  е всеобхватна единица, през която всички частици трябва да преминат.

Някои, като фотона например, преминават през него безпрепятствено и са безтегловни. Други обаче трябва да се борят като муха в петмез. Стандартният модел изисква наличието на бозонът Хигс и неговото поле, но те не са били откривани със сигурност никога до този момент.

Семинарът от юли 2012 е пълен с емоционален заряд. Питър Хигс, който предполага наличието на съименника си бозон през 1964, каза: „Това е едно невероятно събитие в моя живот”. Разбира се, на събитието не липсва и малко хумор: „Много е мило от страна на бозона от стандартния модел, че е точно с тази маса. Благодарение на това, ние можем да го измерим. Благодарим на природата” каза Джианоти.

Все пак физиците се въздържат от това да нарекат откритието си „бозонът Хигс”, вместо това предпочитат да го наричат „нов бозон”.  Това е така понеже все още не са запознати с характеристиките му и няма как да потвърдят до колко съвпада с бозона Хигс от стандартния модел. „Това е началото на дълго пътешествие в разкриването на всички качества на тази частица” каза Хойер.

Едно от качествата, които трябва да бъдат проучени, е спинът на частицата. Според стандартния модел той трябва да е от нулева величина, докато един по-екзотичен бозон би бил с величина 2.

Знаем, че стандартният модел не е пълен – като за начало, той не съдържа тъмна материя или гравитация. Това прави съществуването на един нестандартен модел на Хигс много вълнуваща възможност.

„Всички сме развълнувани не само от откритието, но и от възможностите, които това откритие предлага” каза Хойер.

 Източник: www.newscientist.com

Малки, тъмни и тежки. Но дали това са наистина черни дупки? Вярвай, но проверявай!

Автор: доц. Пламен Физиев

Това малко дълго заглавие е компилация от заглавията на две чисто научни статии, публикувани в реномирани научни списания.
Авторът на първата статия се казва Мат Висер. Той e известен теоретик в областта на съвременната теория на гравитацията, сънародник и ученик на знаменития новозенландец  Рой Кер – откривателят на носещите неговото име точни решения на уравненията на Айнщайн.   Много учени предполагат, че решенията на Кер биха могли да oписват въртящи се черни дупки. В статията си Мат Висер отбелязва, че  невинният въпрос дали черните дупки съществуват реално в Природата е доста по-сложен, отколкото може да се очаква. Особено ако съдим за това по не особено компетентните, а често и откровено преднамерени коментари на средствата за масова информация. Понякога в посока на необосновано опростяване на проблемите работят и някои специалисти.

Отговорът зависи съществено от това, дали разсъждавате като астроном  наблюдател, като математик – специалист по общата теория на относителността (ОТО), или като специалист по теоретична физика – наука, призована да търси законите на Природата на базата на постиженията на експерименталната и наблюдателната физика и астрофизика.

• Астрономите,  без съмнение, наблюдават стотици малки, тъмни, компактни обекти с необикновено големи за размерите си маси и силни гравитационни полета.
• За хората, занимаващи се с математична физика и изучаващи решенията на ОТО, съществуват математични решения, наричани „черни дупки“. Тяхната характерна особеност е съществуването на затворена, достатъчно малка област в пространство-времето, която по дефиниция не комуникира с външните области. Тази ненаблюдаема по самия замисъл вътрешност на черната дупка е отделена от околната област чрез затворена повърхнина, наречена хоризонт на събитията. Хоризонтът на събитията  притежава малко странното на пръв поглед свойство да пропуска физични сигнали и обекти само навътре в черната дупка, без да позволява  на никакви, намиращи се вътре обекти или физични сигнали да излязат навън, където, слава Богу, се намираме ние. Оттам и названието „черна дупка“, предложено на масовата публика като „търговска марка“ в края на 1967 г. и популяризирано в течение на десетилетия от Джон Уилър. Неговият авторитет, опит и огромно влияние в САЩ, където преди това ръководи теоретичните отдели и на двете успешни американски програми по създаване и на атомната, и на водородната бомба,  изиграват решаваща роля и за успешната  многогодишна професионална пропагандна кампания в полза на черните дупки.
• Ако попитате обаче един физик-теоретик, какъвто е и авторът на настоящата статия, той ще ви каже, че самото понятие „черна дупка“ крие множество вътрешни противоречия и теоретични трудности, които и до днес не са преодоляни, а заедно с това и ред противоречия с добре установените закони на физиката. Освен това до момента ние не разполагаме с безспорни и достоверни факти и доказателства за това, че наблюдаваните от астрономите обекти наистина могат да се описват чрез намерените от математиците решения на уравненията на Айнщайн от ОТО.

Вярата в такава, чисто теоретична възможност е необоснована.  Известни са редица случаи на съществуващи решения на уравненията на много по-прости от ОТО математични теории, които нямат физичен смисъл и се отхвърлят от физиката като несъответстващи на законите на Природата. Добре известен пример се дава от уравненията Максуел, описващи с голяма точност наблюдаваните електромагнитни явления. На някои решения на тези уравнения се базира целият ни съвременен живот, който не можем да си представим без електричество и електроника. Независимо от това, повечето решения на уравненията на Максуел не удовлетворяват изискванията на физиката и се отхвърлят като нефизични. Както казва един известен математик, чудото се състои в това,  че въобще съществуват решения, които имат физичен смисъл и приложения. Така че не е никакъв аргумент фактът, че някои математични решения на уравненията на Айнщайн са способни да опишат части от реалността с голяма точност.  Изискванията към физически смислените решения на уравненията на която и да е добре проверена  теория, като ОТО, са много по-сериозни и разнообразни от простия математичен факт, че сме решили някаква, макар и сложна математическа задача. Само сравнението с ДОСТАТЪЧНО ТОЧНИ експерименти, както и наличието на РЕШАВАЩИ тестове и наблюдения, могат да ни покажат дали дадени математични решения имат връзка с реалността и представляват приемлив математичен модел на Природата, или са просто поредният математичен куриоз, несъществен и неинтересен за физиката.
Оттук и заглавието „Вярвай, но проверявай“ на статията на известния  млад американски физик  теоретик  Скот Хю от Масачузетския технологичен институт.

Поради горните съображения  коректните  учени, и в частност, прецизните астрономи, наричат наблюдаваните тежки, компактни и тъмни обекти „кандидати за черни дупки“.
Самият Рой Кер в излезлия наскоро сборник от научни статии, посветени на 50-тата годишнина на неговото знаменито математическо откритие, казва:„…решението на Крускъл за невъртящи се черни дупки няма отношение към реалността. Същото се отнася и до решението на Кер…“То има два хоризонта – външен и вътрешен. Именно вътрешният хоризонт е един от източниците на физическа несъстоятелност на черните дупки на Кер. Доказани са доста математични теореми за съществуване на математичните черни дупки, обаче в техните доказателства се правят предположения, които могат да се окажат неверни, продължава Кер. Самият аз, пише той през 2007 г., вярвам, че е по-вероятно вътрешен хоризонт да не може да се образува никога. Но това означава несъстоятелност на цялото решение на Кер, или поне на онази му част, която описва вътрешността на „черната дупка на Кер“. А в същото време разполагаме с теорема, че това е единствената възможна незаредена черна дупка на ОТО.
Приема се, че е възможно да се образуват черни дупки на Кер в резултат от гравитационния колапс на извървелите до края еволюционния си път достатъчно тежки (над 40 слънчеви маси) звезди. Причината е, че когато изтощят напълно енергийните си запаси, тежките звезди губят способността си да се съпротивляват на гравитационната сила, която се стреми да ги свие безгранично, и тогава започва  неудържим процес на гравитационно свиване на веществото на звездите, наречен гравитационен колапс.  По някакъв неясен начин веществото на звездата трябва да изчезне, като се преобразува в чисто изкривяване на самото пространство-време, загубвайки почти всичките известни на физиката свойства. Математичните черни дупки, като специален вид изкривено ПРАЗНО пространство-време, в което няма материя,  могат да притежават само три от известните ни характеристики на веществото:  маса,  механичен момент на въртене и електричен заряд. Всички други характеристики, известни на физиката, например барионен заряд, лептонен заряд и т.н., трябва тайнствено да изчезнат в хода на  хипотетичния процес на гравитационен колапс.

От друга стана,  всички експерименти във физиката на елементарните частици с огромна точност  демонстрират запазване на тези основни характеристики на материята. Така че имаме две алтернативни възможности: или да се откажем от тези добре проверени физични закони в името на идеята за образуването на черните дупки, или да кажем, че образуването на черни дупки противоречи на добре установените физични факти и следователно е невъзможно.Тази малко позабравена  алтернатива се е обсъждала, без да се намери решение, през 60-те и 70-те години на XX  век от много изследователи.  Въпросът беше повдигнат наскоро отново от руските учени Анатолий Логунов, Мариан Мествиришвили и Семьон Герштейн, които застъпват непопулярната в момента теза, че образуването на черни дупки, описвани от решенията на уравненията на ОТО, е физически невъзможно.

Забавно е, че горната  алтернатива не беше отчитана при обсъждане на очевидно нефизичната идея за раждане на мини-черни дупки на LHC в CERN. Нейната физическа несъстоятелност е ясна: При изследването на космични лъчи се наблюдават частици с енергии милиард пъти по-големи от планираните енергии на частиците в LHC. Знаем добре, че тези лъчи, идващи от космоса, не раждат черни дупки. Независимо от това, раздуханата от средствата за масова информация и други заинтересовани среди истерия по „опасността за поглъщане на Земята от създадена в LHC мини-черна дупка“  доведе до смехотворното обсъждане на въпроса, дали да се разреши  пускането на LHC, от Европейския съд в Страсбург.

Е, LHC заработи, макар засега с половината от планираната мощ поради технически проблеми, а Земята си е цяла и невредима, както е била през последните около 4,5 млрд. години, т.е. от момента на образуването си, въпреки че през цялото това време е била облъчвана от космоса с много, много повече от произведените в LHC частици, и то с много, много по-високи енергии, които ще си останат съвършено непостижими за земните ускорители, дори и в произволно далечно бъдеще. При това прецизните измервания показаха ясно, че мини-черни дупки не се образуват, а законите за запазване на физичните характеристики на елементарните частици продължават да се спазват с голяма точност при достигнатите досега от LHC високи енергии.
И ето тук е „вратичката за измъкване по терлици“ на любителите на черните дупки: а дали те не се раждат само при още по-високи енергии?  Или, както казваше един мой бивш докторант, направил кариера с черните дупки, когото ми се наложи да изгоня от кабинета си заради редица «блестящи изпълнения» от този род: „Един добър специалист винаги може да замота нещата така, че да не могат да го хванат“…

Но да се върнем към сериозната наука, която като всяка човешка дейност неизбежно се преплита със спекулациите. Често се посочва, че идеята за съществуване на невидими много тежки обекти,  които се откриват САМО по силното им гравитационно поле, е много стара и е изказана независимо от английския учен Джон Митчел през 1783 г. и от по-известния френски учен Пиер-Симон Лаплас през 1793 г. И двамата отбелязват, че ако светлината се състои от частици, които, макар и извънредно леки, все пак имат малка маса, то би могло да съществуват свръх звезди с достатъчно голяма  маса M от НОРМАЛНА МАТЕРИЯ, гравитационното поле на които е толкова силно, че дори светлината да не може да се измъкне от него.

На малко по-строг език това означава, че изстреляни от повърхността на звезда с радиус R _star в радиално направление частици със скорост, по-малка от т.нар. втора космическа скорост, не  могат да се отдалечават произволно далече, а само до някакво разстояние R _star .  До това заключение се стига на базата на Нютоновата теория на гравитацията с гравитационна константа G. За достатъчно тежки свръхзвезди втората космическа скорост може да се окаже по-голяма от скоростта на светлината –c. При това за светлинните частици   , където, , е т.нар. радиус Шварцшилд, въведен от него през 1916 г. в рамките на ОТО. И  понеже светлинните частици се движат с максималната съществуваща в Природата скорост, то никакви обекти, дори и светлината, не могат да се измъкнат от гравитационното поле на  свръхзвездата на разстояния, по-големи от  (вж. фигурата по-долу). В класическата физика не е изключено радиусът на звездата  да е по-малък от радиуса на Шварцшилд , макар че за известните ни реални тела това не е така. В оригиналния модел на Карл Шварцшилд  въобще не става дума за черни дупки, а за гравитационното поле на нормалните тела в пространството, извън самите тях. Днес този модел е добре проверен и потвърден  експериментално с добра точност. Свръхзвездите на Митчел-Лаплас са също нормални тела и нямат нищо общо с «дупки» в пространство-времето.
Както вече беше посочено, черните дупки са  предложени от Джон Уилър едва в края 1967 г. като нова интерпретация на оригиналното решението на Шварцшилд, която самият Шварцшилд  е отхвърлял в анализите си. Така че сравняването на свръхзвездите на  Митчел-Лаплас с черните дупки от ОТО, които представляват изкривено ПРАЗНО пространство, и не съответстват на представите на самия Шварцшилд, е само подвеждаща и повърхностна спекулация.

Естествено възниква въпросът, а не са ли наблюдаваните от астрономите обекти, наричани напоследък често и „астрофизични черни дупки“, по-скоро нещо по-близко до свръхзвездите на Митчел-Лаплас, отколкото до интерпретацията на Джон Уилър на математичните решения на Шварцшилд и Кер? Груба грешка, корените на която са в някои недостатъчно коректно написани учебници и статии, е да се смесват тези два съвършено различни физични модела на наблюдаваните в Природата обекти.
Приемащите хипотезата за съществуването на  черни дупки в Природата  (разбирай математичните черни дупки!) разделят наблюдаваните астрофизични черни дупки  (Колко объркваща за  непосветените хора е тази неслучайно избрана терминология!)  на четири основни типа: първични черни дупки, родени по време на Големия взрив и възможно изпарили се и вече изчезнали; черни дупки със звездни маси от около 4÷25 слънчеви маси; междинни черни дупки с маси около 100÷10 000 слънчеви маси и свръхмасивни черни дупки с маси от няколко милиона до 10÷20 милиарда слънчеви маси, които се намират в центъра на болшинството, а може би и на всички галактики.  (Защо не, щом вече сме тръгнали по този път, да стигнем до края, пък там ще видим…)

• От астрофизичните наблюдения знаем с голяма точност, че първичните черни дупки, ако въобще са съществували в началото, т.е. при самото възникването на Вселената, трябва да са били толкова малко, че тяхното присъствие да не се забелязва. Иначе отдавна бихме ги открили.
• Обекти с 4÷25 слънчеви маси се наблюдават наистина, но тяхната връзка с математичните черни дупки не е доказана по безспорен начин. Всъщност астрономите, след години на натиск от страна на  математични теоретици-гравитационисти, приеха да считат за черни дупки всички обекти с маси, по-големи от 4 слънчеви маси, за които е ясно, че не са обикновени звезди, вървящи по пътя на добре изучената нормална звездна еволюция.

След приключване на звездния им цикъл за нормалните звезди  са ни известни  няколко варианта на финал в зависимост от тяхната маса. Най-леките преживяват сравнително слаб гравитационен колапс и се превръщат в бели джуджета с малки маси. По-тежките започват да колабират, но експлодират като свръхнови и ако началните им  маси са до 20÷30 слънчеви маси, те образуват бързо въртящи се неутронни звезди с маса около 1,4 слънчеви маси, като изхвърлят  останалото вещество в околното пространство. До скоро се считаше, че ако началната маса на „умиращата звезда“ е над 30÷40 слънчеви маси, в резултат от гравитационния колапс  тя задължително образува въртяща се черна дупка.
Като основна причина за неизбежното образуване на черна дупка се приемаше, че не познаваме други свръхкомпактни  обекти, освен неутронните звезди, а при определени допълнителни математични  предположения от ОТО следва, че тяхната маса не може да е много голяма. И досега не знаем каква е евентуалната горна граница на масата на неутронните звезди, но изглеждаше, че няма как тя да е над 2-3 слънчеви маси.  Поради това астрономите лека полека свикнаха да наричат „астрофизични черни дупки“ всички остатъци от загинали звезди, които имат маса над 4 слънчеви маси. При това НИКОГА не сме разполагали с доказателство, че тези обекти наистина притежават  хоризонт на събитията, което е ЕДИНСТВЕНИЯТ безспорен признак за черна дупка.
Формалният и не много убедителен критерий за маса, по-голяма от 4 слънчеви маси, възниква и заради това, че по неясни засега причини не се наблюдават никакви остатъци от колабирали нормални звезди с маси в интервала от 3 до  4 слънчеви маси. Така се оформи „обществено мнение“, приело на вяра, че групата наблюдавани обекти с маси в интервала от 4 до около 20-25 слънчеви маси няма какво друго да бъде освен черни дупки, без да имаме сериозни доказателства за това.
Достоверността на това мнение става все по-съмнителна, поради нови наблюдателни факти от последните години, а също и поради конструирането  на нови теоретични модели на наблюдаваните тежки, компактни и тъмни обекти.

• Част от новооткритите теоретични възможности са:  
• Нов модел – т.нар. гравазвезди. Това са  компактни обекти, изградени от „тъмна енергия“, съществуването на която се подсказва от космологични данни, свързани с ускоряващото се разширяване на Вселената. Тези нови обекти биха изглеждали отвън точно като черните дупки, но нямат хоризонт на  събитията. Те са една съвременна версия на свръхзвездите на Митчел-Лаплас.

• Модел на нов тип кваркови звезди, подобни на неутронните, но съставени директно от кварки.  Ако искаме по-детайлно разбиране, трябва да си представим неутронните звезди като едно гигантско атомно ядро, съставено от неутрони, колкото има в нормална звезда, а кварковите звезди – като един-единствен гигантски неутрон от кварки, колкото има в цяла нормална звезда. Масите на кварковите звезди са в диапазона до 20-25 слънчеви маси, т.е.  точно в областта на наблюдаваните обекти, считани за черни дупки със звездни маси.  Това също са обекти от типа на свръхзвездите на Митчел-Лаплас.

Засега теорията на такива обекти не е разработена толкова детайлно, колкото теорията на черните дупки, обмисляна повече от 40 години от много специалисти. Освен тези, са предложени и се разработват цели класове от други модели на материални тела, притежаващи външните свойства на черните дупки, но без мистериозния хоризонт на събитията и без дупка в пространство-времето.
Все пак астрономите, вече посвикнали с модела на черните дупки, го приемат като една от възможните  хипотези, нуждаеща се от сериозна проверка. А новите модели често наричат „имитатори на черни дупки“, макар че по-естествено и исторически обосновано би било черните дупки да се наричат „имитатори на свръхзвездите на Митчел-Лаплас“.

• Съществено ново развитие получи теорията на гравитационния колапс. В частност, беше опровергана хипотезата на известния английски математик Роджер Пенроуз за така наречения „космически цензор“ – ключов елемент от теорията на черните дупки, разработвана активно от него и Стивън Хокинг през сдемдесетте години.

Тази хипотеза има за цел да прикрие съществените физични затруднения при третирането на вътрешността на черните дупки, и в частност, забелязаното от Хоукинг още през 1972 г. нарушаване на почти всички известни физични закони там, особено в близост до така наречената сингулярност, задължителното съществуване на която двамата доказват математически. „Изходът“ от тези ФИЗИЧНИ трудности, предложен от Пенроуз,е показателен за един математик: да ги представим като невидими за реалната физика, като предположим, че в хода на гравитационния колапс ЗАДЪЛЖИТЕЛНО възниква хоризонт на събитията, зад който на нас ни е все едно какво става – и без това физиката не може да го изследва и провери ПО ДЕФИНИЦИЯ. Ако такъв хоризонт не се образува, ще трябва да говорим за „гола сингулярност“ – нещо недопустимо от гледна точка на нормалната физика, понеже това ще направи видимо нарушаването на известните физични закони. Математическото изследване на тази хипотеза се оказа трудна задача и едва през последните няколко години се получиха убедителни ОБЩИ примери за нейната несъстоятелност, главно от индийския учен Панкай Джоши, работил и в Оксфорд, както и от няколко други независими учени.

Тези изследвания легитимираха голите сингулярности – пренебрегван преди това подклас решения на Кер, допълнителен към черните дупки, и поставиха на дневен ред въпроса за сериозното им изследване като потенциално интересни за физиката, възможно дори по-интересни от черните дупки.
Резултатите на Джоши поставят под сериозно съмнение и развиваната дълги години т.нар. „термодинамика на черните дупки“, базираща се съществено на хипотезата на Пенроуз. Показателна и леко учудваща е реакцията на хората, занимаващи се с математичната теория на черните дупки: те заеха позицията на щрауса, заровил глава в пясъка, въпреки че резултатите са публикувани в най-реномираните физични списания и в монография, издадена от издателството на университета в Оксфорд … Освен това сходни и много близки резултати са получени и публикувани в най-реномирани физични списания и от редица други автори.

• От новите наблюдателни факти, получени през последните години и  засягащи въпроса за съществуването на черните дупки, ще посочим  няколко:
• Активното наблюдение чрез множество космически апарати на т.нар. гама-избухвания – една от големите загадки на съвременната астрофизика, показа убедително, че реалният гравитационен колапс не протича съгласно учебниците от шестдесетте и седемдесетте години на миналия век, а представлява доста по-сложно явление, в което присъствието на черни дупки е твърде съмнително. Вместо тях беше въведен терминът „централен двигател“, природата на който е напълно неизвестна, но за разлика от черните дупки се проявява чрез многократни избухвания, свързани и с образуването на космически струи със сложна динамика.

•  Феноменът Уестерлунд 1.  Това е млад звезден куп в южното полукълбо:

в който един млад астроном най-неочаквано откри неутронна звезда, посочена със стрелка на снимката. Какво от това? Работата е там, че звездите извървяват жизнения си път със скорост, пропорционална на тяхната масата. За да се получи неутронна звезда в толкова млад звезден куп, е необходимо създалата тази звезда свръхнова да има над 40 слънчеви маси. Но в такъв случай старата теория за гравитационния колапс твърди, че ще се получи черна дупка, а не неутронна звезда. Така че самото присъствие на неутронна звезда в такъв звезден куп поставя под въпрос теорията за гравитационния колапс на масивните звезди до черна дупка.

Схема и истинска снимка на CygnusX-1: двойна система, възможно съдържаща черна дупка (или със сигурност – поне тежък, тъмен и свръхкомпактен обект):

Обаче по данни от 2009 г. малкият компактен обект, считан за една от първите установени черни дупки със звездна маса, се върти прекалено бавно за такава. Може би е получен в резултат на твърде необикновен колапс? Не се знае със сигурност… А има и по-нови данни за по-бързо въртене на свръхкомпактния обект. Все пак това са само косвени признаци.

• Измежду предполагаемите астрофизични черни дупки с междинни маси няма нито една, която да е пряко наблюдавана поне като видим компактен обект. Хипотезата за тяхното съществуване е основана само на измерването на скоростите на движение на видимите звезди в някои звездни купове. От резултатите се прави изводът, че наблюдаваните скорости и пространственото разпределение изискват присъствие на централно тяло с маса от 100 до 10 000 слънчеви маси. И понеже няма други предложения, не ни остава нищо друго, освен да се съгласим, че там трябва да има астрофизична черна дупка. За каквито и да е други доказателства или признаци, и в частност, за доказателство за съществуване на хоризонт на събития на предполагаемия централен обект,  изобщо и дума не може да става.

• Накрая да скицираме ситуацията с „най-безспорните“ черни дупки – свръхмасивните черни дупки в  центъра на галактиките или в квазарите. Там наистина се наблюдават свръхкомпактни и свръх-масивни обекти с маси от няколко милиона до десетина милиарда слънчеви маси.

Големият въпрос е: КАКВО Е ТОВА?
Работната хипотеза–отговор: Ами какво друго, ако не черна дупка. Друго не можем да си представим, или по-точно, някои други възможности, като огромни бозонни звезди (друг вид съвременни хипотетични модели на обекти от типа на свръхзвездите на Митчел-Лаплас) или куп от близки неутронни звезди, не удовлетворяват данните. Например времето на живот на такива хипотетични образувания е недостатъчно в сравнение с живота на галактиките.
Какво пък, може и да са черни дупки. Само че никой не може да си представи как са възникнали, каква е еволюцията им, защо масите им са такива, каквито ги наблюдаваме, и няма още по-големи, какви са връзките им с нормалните звезди от дадената галактика. Няма отговори  и на още куп въпроси за наблюдаваните различни излъчвания от тези обекти, образуването на огромни космически струи, излизащи от тях и т.н. Не че няма опити за построяване на модели… Липсват приемливи решения!

Аргументи в полза на хипотезата за черни дупки в центъра на галактиките и против нея:

• Огромни компактни маси:
• Най-добри са данните за свръхмасивния обект в центъра на нашата Галактика, получени през последното десетилетие, благодарение на развитието на рентгеновата астрономия. С нейна помощ се наблюдава движението на двадесетина близки до центъра на Галактиката звезди (наречени S-звезди) и се получава следната впечатляваща картина.

Напълно основателно и не без гордост учените, поучили тези резултати, ги коментират като аналог на опитите на Ръдърфорд,  довели до откриването на атомното ядро. Само че да не се увличаме. Резултатите не доказват, че в центъра на нашата Галактика наистина има черна дупка, въпреки че почти всички в един глас го твърдят и повтарят многократно.

• Днес разполагаме и с голямо количество приблизителни данни за масите на откритите в центъра на над сто други галактики свръхтежки и свръхкомпактни обекти. Тези маси са в интервала от милиони до почти 10 милиарда слънчеви маси.
• За известна част от тези обекти е определено и тяхното въртене. Те наистина се въртят. Това показва, че ако това са черни дупки, може да става дума само за математическите черни дупки на Кер. Но в никакъв случай не го доказва. Всяка свръхзвезда от типа на тези, за които вече стана дума, би могла да има същите параметри – маса и въртене.  Какво още ни трябва, за да сме сигурни, че имаме наистина работа с решенията на Кер?
• За съжаление, ако вървим по този път на търсене на доказателство ще ни е необходима буквално безкрайно много допълнителна информация. Теорията показва, че  гравитационното поле на произволно тяло се задава чрез безброй много характеристики, определени от неговата истинска природа. Това са така наречените мултиполни моменти. За решенията на Кер те са пресметнати. Резултата не е сложен, но няма да го привеждаме тук, за да не претрупваме текста с детайли. Така че ако искате да се уверите, че имаме работа с решението на Кер, не е достатъчно да измерите масата и въртенето на обекта. Трябва да измерите и безкрайно голям брой допълнителни характеристики. Това е практически невъзможно.

 Миналата година, по данни от асрономически наблюдения на квазар, натрупани за повече от сто години, беше определено, че третият параметър на неговото гравитационно поле е вероятно близък до предсказания за решението на Кер:

• Чрез внимателен анализ на данните може да се стигне и до извода, че тези обекти не са черни дупки:

В отделна публикация Кундт привежда 5 други аргумента, твърдейки, че централният обект в нашата Галактика не може да бъде черна дупка. В интрес на истината трябва да се каже, че доста изследователи пренебрегват тези аргументи, без да казват защо…

• Компактността на централните обекти на галактиките. За нашата галактика знаем, че централният обект има размер, не по-голям от 8-10 радиуса на Шварцшилд, т.е. от размера, който би имал, ако е наистина черна дупка. Дори да има точно необходимия размер, това също не е доказателство. Например, грава звездите имат същия размер, като черните дупки, но нямат хоризонт на събитията.
• Малкото излъчване, наблюдавано че идва от централните обекти на галактиките, изключва някои от моделите. Ако имаме работа с черна дупка, то се обяснява не с излъчване от нея самата, а с излъчването на падащото в нея вещество, поради което тя не изглежда съвсем черна, обратно на наивните очаквания на художниците, някои от които дори са от NASA.

Как всъщност трябва да изглежда една черна дупка? Отговорът се дава от следната компютърна симулация на светлинни лъчи, минаващи край черна дупка (отляво):

Отдясно е показана снимка на истинска галактика, в центъра на която има нещо подобно. Обаче разделителната способност на телескопа е недостатъчна, за да се види дали има две малки черни петънца, както на компютърната симулация отляво, показваща „истинското лице“ на черна дупка. То изглежда така заради изкривяване на светлинните лъчи от силното гравитационно поле. Наскоро започнаха работа няколко космически мисии, руска и на NASA, които в различни диапазони на електромагнитния спектър биха могли да видят действителния образ  на черната дупка. Чакаме с нетърпение резултата!
Както става ясно, в изучаването на тежките компактни и тъмни обекти през последните години има сериозен напредък, но неясните въпроси са повече от известните добри отговори. Ние все още не знаем какво представляват тези обекти и трябва да сме готови за всякакви изненади.
Не е възможно да се отмине  още един много сериозен и важен проблем, свързан с черните дупки – гравитационните вълни, предсказани от теорията на Айнщайн като  разпространяващи се изкривявания на пространство-времето (схематично показани отляво), за регистрирането на които днес работят в синхрон 6 много скъпи (по около 1 милиард долара всеки) детектора (снимката отдясно) в разни страни на света (два в САЩ, два в Европа, по един в Япония и Австралия, а се строят и други).

Може да се смята, че гравитационните вълни са открити косвено още при наблюденията на пулсара на Хълс-Тейлър (отляво), за което беше дадена Нобелова награда през 1993 г.

Теорията предсказва, че най-мощните гравитационни вълни се биха излъчили при сливане на две черни дупки или при поглъщане на някаква звезда (неутронна, бяло джудже или обикновена) от  черна дупка.

Ако заподозрените тежки тъмни компактни обекти в нашата Галактика са наистина черни дупки, трябва да наблюдаваме и техни сливания, констатирайки мощни гравитационни вълни. Броят на такива кандидат-черни дупки в нашата  Галактика се оценява на около 10 милиона. Може да се оцени честотата на техните сливания. Чувствителността на съвременните гравитационни детектори позволява да се регистрират такива сигнали, идващи от разстояние до около 25-27 мегапарсека. В този обхват влизат хиляди галактики като нашата. Поради това се очакваше, че гравитационни вълни, получени от описаните сливания, ще се наблюдават достатъчно често – поне по едно-две на месец, или в най-лошия случай – по едно-две годишно. Обаче след 6 години безупречна работа на 6-те детектора досега не е наблюдавано НИТО ЕДНО такова събитие.
Най-смущаващото е, че се наблюдават десетки къси гама избухвания, моделът за които беше сливане на две черни дупки или поглъщане на неутронна звезда от черна  дупка.

Някои от тях изглеждат много близки – имаше едно в М31 (мъглявината Андромеда – най-близката до нас съседна галактика, само на  2,5 милиона светлинни години), но детекторите не регистрираха никакви сигнали от гравитационни вълни.

Загадката е пълна, както и разочарованието на хората, работещи за ПРЯКО наблюдаване на гравитационни вълни. Каква е причината да не ги виждаме въпреки прогнозите? Засега не е ясно.
Най-простата би могла да бъде липсата на очакваните източници на такива вълни, т.е. на черните дупки, с които свързвахме досегашните надежди да наблюдаваме директно гравитационни вълни. Дали е така? Никой не знае… Но проблемът се изостри почти до крайност!
В близките няколко години се планира десетократно увеличаване на чувствителността на детекторите. Тогава очакваме да видим със сигурност гравитационни вълни от други източници. Може пък да се разбере и още нещо за съществуването на черните дупки…
Орехът излезе много костелив. Има ли начин да решим проблема? Как да видим невидимите по дефиниция хоризонти на черните дупки? А може би последната дума в гравитацията няма да е на Айнщайн? Това е заглавието на публикация на известни в гравитационната физика хора: Бернард Шутц – един от директорите на института по гравитационна физика „Алберт Айнщайн“ в Голм,  Джоан Центрела – NASA, Курт Кълтер – MIT и NASA, и  Скот Хю – MIT. В нея те задават много въпроси, между които: „Дали наистина централните обекти в галактиките са черни дупки на Кер?“, „Могат ли да се образуват голи сингулярности?“, „Къде в края на краищата ще се провали теорията на Айнщайн?“ и т.н.
Ако видим гравитационни вълни, бихме могли да получим ясен отговор на някои от тези въпроси. С тяхна помощ може да „видим“ невидимия по дефиниция хоризонт на събитията на черните дупки, разбира се, ако те наистина съществуват.
Как така???
Принципът е прост. Теоретичните изследвания (в това число и на автора) показаха, че в зависимост от наличието или отсъствието на хоризонт на събитията гравитационните вълни имат определени спектри!  Това е „отпечатъкът от пръст“, по който черните дупки могат безпогрешно да бъдат идентифицирани! Остава само малко да почакаме, докато видим гравитационните вълни от съмнителните тежки, компактни и тъмни обекти! А това се планира да стане до няколко години!
Така че – още малко търпение и повече работа! Чакат ни изключително интересни времена!
Естествено възниква и въпросът:  Ама как така? Може ли толкова много образовани и опитни хора да излъжат сами себе си, а заедно с това да подведат и останалите. Би ли могло да се окаже изведнъж, че  няма черни дупки?!?  Не е за вярване, нали?
Но да си припомним добре известната история на „откриването на Америка” от Христофор Колумб.

Запитвали ли сте се защо континентът не се казва „Христофория“, а Америка. Ами Колумб просто не е разбрал какво е открил, търсейки път за Индия! Като образован за времето си човек, той е искал да използва неевклидовата геометрия, т.е. това, че Земята е кръгла и че от Европа до Индия може да се стигне, пътувайки на запад, а не на изток!  Направил необходимите пресмятания, организирал експедицията си и открил наистина нещо, което приел погрешно заедно с останалите хора за Индия!
Един от резултатите на неговата експедиция е, че и до ден-днешен наричаме „индианци“ хора, които никога през живота си не са виждали Индия!
Истината е открита от скромния картограф Америко Веспучи след упорит многогодишен труд и две експедиции. Той пръв е разбрал, че не става дума за Индия, а за нещо МНОГО ПО-ГОЛЯМО – нов континент – АМЕРИКА, и даже два – Северна и Южна!!!

Дали тази историята няма да се повтори и с „черните дупки“ ?
По ирония на съдбата те също са родени от неевклидовата геометрия! А работата с нея е коварна и не влиза в ежедневните ни навици.
Ще видим…

Източник: nauka.bg

Изследователи от Nocera Lab към Масачузетския технологичен институт са създали изкуствено листо, което може да разделя водата на водород и кислород, използвайки слънчевата светлина по икономичен начин. Става дума за изкуствено листо, което може да превърне слънчевата светлина и водата в енергия. Това е като откриване на философския камък за алхимията.

Изкуственото листо е изработено от стабилни и евтини материали. То изобщо не прилича на природно листо, макар че го имитира,  но нейните входове и изходи са едни и същи. Изработено е от силикон, електроника и съдържа различни катализатори, които стимулират химическите реакции в устройството, чрез които изкуственото листо използва слънчевата светлина, за да раздели водата на водород и кислород, които след това могат да бъдат използвани за създаване на електроенергия и в отделна горивна клетка. Разположено в един литър вода и оставено на слънце, изкуственото листо може да осигури електроенергия на едно жилище за един ден.

Концепцията за създаване на изкуствено листо не е нова. При предишните опити изкуствените листа са били пълни с нестабилни материали, които са скъпи и имат кратък живот. Първото изкуствено листо е разработено преди десет години от Джон Търнър от американската Национална лаборатория за възобновяема енергия в Боулдър, Колорадо. Въпреки че е много ефективно при извършване на фотосинтезата, устройството на Търнър е неприложимо за по-широка употреба, тъй като е съставено от редки и скъпи метали и е със срок на действие едва един ден.

Листото на Nocera преодолява тези проблеми. То е изработено от евтини материали, които са широко достъпни и много стабилна. При лабораторните изследвания се оказва, че прототипът на изкуственото листо може да работи непрекъснато в продължение на 45 часа, без спад в активността.

Ключът към този пробив е скорошното откритие на Nocera Lab на няколко нови мощни и евтини катализатори, изработени от никел и кобалт, които са в състояние ефективно да разделят водата на водород и кислород. Листото на Nocera е около 10 пъти по-ефективно при фотосинтезиране от листо, създадено от природата. То обаче може да повиши още своята ефективност.
При евентуално масово производство на изкуствени листа изкуствените листа може да се окажат ключов компонент, необходим за прехода към икономика, базирана на екологично чистата водородна енергия.

„Природата се захранва чрез фотосинтеза, и аз мисля, че в бъдеще технологиите ще се захранват също чрез фотосинтезата, чрез изкуствени листа“, казва Даниел Носера, ръководител на лабораторията, която носи неговото име.
Лабораторията Nocera изучава основните биологически, химически и физически механизми за преобразуване на енергията. Там се синтезират различни съединения и материали, например – органометали. Учените в лабораторията решават важни социални проблеми, най-големият от които е проблемът за създаване на въглеродно-неутрални и устойчиви енергийни източници.

По материали от:
http://www.popsci.com/
http://www.sciencedaily.com/
http://web.mit.edu/chemistry/dgn/www/index.shtml

Когато Джон Карди (John Cardy) предложил важния принцип за да ограничи всички възможни теории за квантови принципи и полета (www.sciencedirect.com), той очаквал бързо принципа му да бъде опроверган. Почти 25 години това не се е случило, напротив, изглежда, че по-рано тази година теоремата му е била доказана.

Ако доказателството издържи, най-вероятно ще насочва бъдещите опити за обяснение на физиката извън сегашния стандартен модел. Със сигурност ще може да се приложи за преди непознати частици, които може да се открият с Големия адронен ускорител (ГАУ).

„Ще съм доволен ако доказателството се окаже вярно.“ – казва Карди, теоретичен физик от Университета Оксфорд. Той е доста изумен, че предположението, което е направил през 1988г. се е задържало до момента.
Неговото предположение се нарича а-теорема, която гласи, че броя начини, по които квантови полета могат да бъдат енергийно възбудени винаги е толкова по-голям, колкото енергията е по-силна.

Доказателството предложено през Юли 2011г. (http://arxiv.org/) от Зохар Комаргодски и Адам Шуимър от Научния Институт Вайцман в Реховот, Израел (Zohar Komargodski and Adam Schwimmer of the Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel), малко по-малко започва да се приема  от останалите физици, след като са имали възможност да го проверят.
Много теории за квантовите полета, още не могат да се използват за да се предвиди как ще се държат частиците. Един пример е квантовата хромодинамика – теорията за силата, която действа между кварките и глоуните. Това оставя учените в опити да свържат физиката на  високоенергийна на малки разстояния скала (кварки) с физиката на по-нискоенергийна на по-големи разстояния скала (протони и неутрони).

Въпреки, че доста работа е отишла в доказването на връзка между двете скали, съществуват относително малко генерални принципа, които го доказват за всички възможни теории.  Но а-теоремата на Карди може да е един от тези принципи.  Нейна версия е доказана в двуизмерно пространство, но Карди предполага, че тя що може да устои и в четириизмерно такова.  Доказателството не е идеално, някой части от него изискват пояснение, както и на няколко стъпки трябва да се обърне повече внимание. Но Робърт Майърс(Robert Myers), теоритичен физик от Инситута Периметър във Ватерло, Канада (Perimeter Institute in Waterloo, Canada) мисли че доказателството е вярно. Ако това е цялостно доказателство тогава това става един много силен принцип, ако не е – е идея, която удържа на почти всичко.

Източник: http://www.nature.com

Генериране на геомагнитното поле от ядрен геореактор

От 1939 година се счита, че геомагнитното поле произлиза механизъм динамо, но не в течното ядро на земята, както дълго се е смятало, а в генерирания от атомно делене подслой на геореактора, естествено произлязъл реактор за атомно делене, за който се смята, че съществува в центъра на Земята.

Никоя друга проява на Земята не изглеждала толкова необяснима, колкото нейното магнитно поле. Твърдят, че Алберт Айнщайн е считал неговия произход за един от най-важните неразрешени проблеми във физиката.

Преди повече от хиляда години хора в Китай пускат в купи вода тънки резени от минерала, който днес наричаме магнетит, и откриват, че резенчетата се подреждат в една определена посока. Това наблюдение води до разработването на така наречения магнитен компас. През 1600 година Уилям Гилбърт публикува De Magnete (За магнита), базиран на обширната му колекция от магнитни измервания от цялото земно кълбо. Книгата показва, че самата Земя е като огромен магнит и магнитните сили не произлизат от извънземен източник, както бива предполагано от други. През 1838 г. математикът гений, Йохан Карл Фридрих Гаус, доказва, че източникът на магнитното поле е в центъра на земята или близо до него (Фигура 1).

Фигура 1. Схематично представяне на земното магнитно поле, както се е смятало, че изглежда, преди да бъде открит ефектът на слънчевия вятър.

 Земята действа като огромен магнит с магнитно поле, простиращо се в междупланетното пространство, защитава планетата, отразявайки частици от слънчевия вятър, но не е постоянен магнит (Фигура 2). Във вътрешността на Земята температурата е прекалено висока (над точката на Кюри) за постоянен магнит да остане магнетизиран. Освен това магн. поле трябва постоянно да бъде захранвано с енергия: в противен случай взаим. му със слънчевия вятър и с земната материя биха го накарали да се руши и в крайна сметка да изчезне. Следователно на Земята или близо до центъра и трябва да съществуват механизъм за генериране на електромагнитно поле и енергиен източник за захранването му.

Фигура 2: Схематично представяне на слънчевия вятър, безопасно отклоняван от Земята от геомагнитното поле. Забележете настъпващото като следствие изкривяване на формата на полето.

През 1911 г. Лармо предполага, че магнитното поле на Слънцето бива поддържано от механизъм, подобен на самозадвижващо се динамо. Еласе и Булар първи приспособяват концепцията за слънчевото динамо, за да обяснят, че геомагнитното поле бива генерирано в течното ядро на Земята от действие, подобно на това на динамото.

Механизмът на динамото в общи линии е магнитен усилвател. От 1939 година се вярва, че геомагнитното поле произлиза от конвективни движения течното, електропроводимо ядро на Земята. Идеята е, че конвективната течност взаимодейства със силите на Кориолис, образувани от въртенето на планетата и действат като динамо, което е магнитен усилвател. Идеята изглежда толкова логична и смислено обясняваща произхода на наблюдаваното магнитно поле, че до скоро никой не поставя под въпрос дали дългосрочна, стабилна конвекция може да протече в течното ядро на Земята.

Учените прекалено често подхвърлят термина конвекция без да спрат и да помислят какво означава и предполага. Нобеловият лауреат Субраманян Чандрасекар определя конвекцията по следния начин: „Най-простият пример за термално предизвикана конвекция се появява, когато хоризонтален слой течност бива нагрят отдолу и неблагоприятна температура бива поддържана. Прилагатеното „неблагоприятен“ за преобладаващата температура, тъй като, поради термалното разширяване, течността на дъното става по-лека от тази отгоре, и това е тежка в горната си част подредба, която е потенциално нестабилна. При тези обстоятелства течността ще опита да се преразпредели и да компенсира тази слабост в подредбата си. Така произтича темп. конвекция: Тя представлява усилията на флуида да си възвърне стабилността до известна степен.“

От проучвания на магнетизма на скали се знае, че геомагнитното поле съществува поне от 3.5 милиарда години. С изключение на обръщанията на полярността, геомагнитното поле е удивително стабилно за дълги периоди от време. Всъщност геомагнитното поле понякога е оставало без обръщания за 40 милиона години. И така, ако геомагнитното поле е произвеждано от механизъм динамо, то тогава дългосрочна, устойчива конвекция трябва непременно да преобладава във Функционалната течност на динамото. Но може ли стабилна конвекция да съществува дълго време в рамките на течното ядро на Земята. С това се занимава Дж. Марвин Херндън.

За да съществува стабилна конвекция за дълго време в течното ядро на Земята, е необходимо неблагоприятната температура да бъде поддържана дълго време, така че получената под течното ядро топлина да накара долната част на ядрото да стане по-лека, с по-голяма плаваемост, и затова да се издигне до горната част на ядрото, носейки топлина със себе си. За да бъде поддържана тази „неблагоприятната температура“ за дълго време се изисква температурата в горната част да бъде поддържана по-ниска от тази в долната. Това може да стане, само ако топлината, пренасяна в горната част чрез конвекция и топлопроводимост, бива ефективно премахната. И в това се състои проблемът.

Течното ядро на Земята е обвито в изолиращо покривало, скалист пласт, мантията, което е дебело 2900 км и има значително по-нисък топлинен капацитет и по-ниска топлопроводимост от течното ядро. Така топлината, пренасяна в горната част не може да бъде ефективно премахната чрез провеждане на топлина. Дебелият скален пласт също така има значително по-голяма вискозност от течното ядро, което означава, че топлината в горната част не може да бъде отведена в скалистия пласт и чрез конвекция. С други думи, в течното ядро неблагоприятна температура не може да бъде поддържан дълго и поради това конвекция не може да бъде поддържана за големи времеви периоди. Следствието от това е ясно: или геомагнитното поле е генерирано от процес, различен от този на механизма на динамото, или съществува и друг течен регион, в който може да протича продължителна конвекция. Изглежда второто твърдение е вярното.

През 1993 г. Херндън публикува първата от серия научни статии, разкриващи произхода, възможностите и доказателствата за реактор за атомно делене, наречен геореактор, в центъра на Земята като източник на геомагнитното поле. Тази статия, както отбелязва Рао с обширните си споменавания за нея, може да предложи решението на загадки около променливостта на геомагнитното поле и образуването на хелий в земните недра. Изчисленията, лежащи в основата на Херндъновата концепция за геореактора вече са потвърдени и множество цифрови симулации са проведени в националната лаборатория Оук Ридж…

През 1996 г. в статия, публикувана в Протоколи на Националната академия на науките на САЩ, Херндън описва геореактора като състоящ се от ураново подядро, обградено от подслой, съставен от продукти на атомно делене и радиоактивен разпад, които е възможно да са „каша или течност“, както е показано на фигура 3.

 Фигура 3. Схематично представяне на под-структурата на геореактора във вътрешното ядро на Земята (A) и вътрешната структура на Земята като цяло (B).

През 2007 г. Херндън представя доказателства в подкрепа на идеята си, че подслоят е каша или течност, и че магнитното поле на Земята бива произвеждано от механизъм динамо, действащ в подслоя на геореактора. Забележително е, че в него няма пречка за дългосрочна, устойчива конвекция; топлината, генерирана от атомното делене в подядрото прави течността на дъното на подслоя по-лек, с по-голяма плаваемост и я кара да се издигне до върха на подслоя, където влиза в контакт с вътрешното ядро, относително добър проводник на топлина. То от своя страна се допира до друг такъв – течното ядро на Земята. Така няма пречка за дългосрочна, стабилна конвекция в подобвивката на геореактора.

Фигура 4. Схематично представяне на вътрешността на Земята и геореактора.

Очаква се конвективните движения в електропроводимото течна (или кашеста) подобвивка ще взаимодействат със силите на Кориолис, произвеждани от въртенето на планетата около оста си, и ще действат като динамо, магнитен усилвател (фигура 5). И, за разлика от течното ядро на Земята, подобвивката на геореактора съдържа големи количества богати на неутрони елементи, получени от деленето. Те претърпяват бета разпад и дават електрони за генерирането на малки магнитни полета за усилване. По този начин геореакторът действа и като енергиен източник, и като функционална течност за генерирането чрез действието на динамото на земното магнитно поле.

Фигура 5. Схематично представяне на геодинамично действие в под-обвивката на геореактора.

Концепцията за геомагнитно поле, произведено от ядрен геореактор във вида описан по-горе, се отнася за Земята. Същата концепция и принципи са приложими към генериране на планетарно магнитно поле като цяло.

Произход на магнитното поле на Земята:

Най-добре е да се гледа с високо качество, тъй като съдържа експериментална демонстрация, обясняваща защо дългосрочна конвекция и следователно действието на динамо е невъзможно в ядрото.

Лекция на Сергей Попов

Сергей Попов – Руски астрофизик, доктор, работи като н.с. в Института по астрофизика. Москва, Русия.

Добър вечер. Днес ще поговорим на една странна тема – с какво тъмната материя е по-добра от НЛО (неидентифицирани летящи обекти). Но отначало нека опитам да задам въпроси на зрителите. Има ли в залата хора, които вярват, да речем, в това, че водата има памет? Има. А има ли хора, които използват хомеопатични средства? Има – при това повече. Интересно е, че са повече, защото това е приблизително едно и също. В шишенцето с хомеопатично средство почти със сигурност няма нито една молекула активно вещество. Съществуват такива хипотези, че водата има памет и че има хомеопатична медицина.

Борис Долгин (водещ): Това, че съществува хомеопатична медицина – като занимание и като бизнес – това не е хипотеза, това е факт.

Сергей Попов: Да. Но в основата му лежи хипотеза от 1796 г. Още един въпрос. Има ли в залата хора, които вярват, че ние живеем в единадесетмерен свят? Малцина. От тези три хипотези последната е най-достоверна от гледна точка на науката. Днес ще се опитаме да поговорим, използвайки примера на астрофизиката, кое е добра хипотеза, кое – лоша, и защо. Затова в заглавието на лекцията втората част имаше по-скоро за цел да привлече внимание. Известно е, че ако в заглавието присъства “НЛО”, в залата ще има повече хора. Но първата част е по-съществена. Ще ви обясня какъв е  мотивът. Мотивът до голяма степен е свързан с факта, че като учени-астрофизици ние  се сблъскваме с това, че при нас постоянно идват хора с идеи. По принцип това е чудесно. От друга страна, голяма част от хората, идващи с най-добри намерения, имат в основата на своя подход някакъв мит за това, как функционира науката. Ето за това ще се опитаме да поговорим. Аз ще говоря около час. Разбира се, може да се даде и кратък отговор на въпроса, защо тъмната материя е по-добра от НЛО. Отговорът е разбираем. Но аз все пак ще изразходвам един час. И така, щом произнесем думата “хипотеза” в контекста на естествените науки, веднага си спомняме Нютон и неговите думи “аз не измислям хипотези”.

Какво е имал предвид Нютон, казвайки това? Имал е предвид, че не се предполага нищо, в основата на което не лежат естествени, наблюдаеми явления. Това е нещо съществено. И колкото повече крачки има между хипотезата и явлението, толкова по-зле. Ако ние се основаваме пряко на явленията, това е много добре. Ако обаче ние изхождаме от някакви философски концепции, които се основават на други философски концепции, основани в най-добрия случай на здравия разум, то най-вероятно ще сгрешим.

За това говори целият опит в развитието на науката. Да започнем от древните времена и да разгледаме старите хипотези. Има много хубава хипотеза, която до известна степен противоречи на това, което виждаме около нас. Кълбовидността на Земята. По принцип концепцията за такава Земя, която има обратна страна, e психологически  много некомфортна. Когато преди повече от 2500 години хората за пръв път са започнали да говорят за кълбовидността на Земята, това добра хипотеза ли е била или лоша? Какво бихме казали сега?

Важното е в какъв контекст е възникнала хипотезата. Можем да си представим следната ситуация. Събрали се компания философи. Единият казва, че Земята има формата на диск. Защото, като гледаме наоколо, виждаме диск. Друг говори за формата на куб. Трети казва, че има форма на куфар, а Москва е дръжката на куфара. Тогава дотичва последният закъснял, а всички хубави фигури вече са се свършили. И той говори за формата на сфера.

Ако хипотезата се формира по такъв начин, това е лоша хипотеза. Това е именно измислена хипотеза. Може би тази хипотеза е основана върху философски концепции. Сферата е идеално тяло и  ние решаваме, че небесните тела са идеални тела, затова и трябва да са сферични. Все едно, това е лоша хипотеза, ако тя възниква именно по този начин. Защото какво означава, че сферата е идеална? На някои не им харесва сферата. Но в случая с кълбовидността на Земята идеята е била друга. Това е била много добра хипотеза. Имало е добри основания да й се вярва. Съществуват лунни затъмнения. И хората преди 2500 години качествено са разбирали, какво се случва. Има Слънце, Земя и Луна. И когато се случва затъмнението, Земята хвърля сянка върху Луната. Ако Земята имаше формата  на куфар или стоеше върху слонове, вие щяхте да видите върху Луната сянката на тези слонове. Ако сте видели няколко затъмнения, ще се сетите, че от всички страни сянката е кръгла. Нали затъмненията протичат по различен начин. А сянката навсякъде е кръгла. И ще можете да направите извода, че Земята действително е сфера. Това е чудесна хипотеза, която е основана на преки наблюдения. Никакви слонове не се виждат, краят винаги е кръгъл. Това е дало възможност на хората отдавна да го разберат и да измерят тази сфера.

Както е известно, през трети век преди новата ера Ератосфен е провел своите забележителни измервания на размера на Земята. Естествено, той не е обиколил Земята. Но той е измерил част от дъга на земната повърхност. Той е забелязал, че има моменти, в които Слънцето се намира точно в зенита, а по-нататък можем да пътуваме на север, да измерим дъгата и да определим ъгъла, съответстващ на дъгата. И ще получим това ъгълче. По-нататък по лесна формула получаваме дължината на окръжността. Не само че хипотезата е била добра. Тя е била приложена върху наблюдения и всичко забележително е съвпаднало.

Това е почти идеалният пример. Когато на основата на наблюденията възниква сложна теория, тя се прилага върху наблюденията и се получава нова, фундаментална величина. Нали по онова време Земята е била целият свят. А да се определи размерът на света – това е съществено. Какво имаме в съвременната наука? Сега, както и преди хилядолетия, трябва да се разграничат два типа хипотези. Има работни хипотези, които се издигат достатъчно рядко, понякога тяхното издигане води до доста справедливи критики. Съществува научна кухня, там хората работят. Например отивате в корейски ресторант. Понякога е по-добре да не се знае, какво се прави в кухнята. Вкусно ли е – яжте. Приблизително същото се случва и в науката. Никакви забрани за вътрешно обсъждане, разбира се, не съществуват. С колега може да се обсъжда всичко, което ни хрумне.

Понякога се казва, че учените са се вторачили в теорията на относителността. Това не е така. Има някаква активност за създаване на алтернативни теории. Да се обсъжда може всичко. А за публично обсъждане трябва да се предлага нещо по-добро. И това са съвсем друг клас хипотези. Същественият извод е, че има част, за която хората отвън просто не знаят. Обсъжданите хипотези – това е отделен клас. И естествено  в съвременната наука има някои забрани за преминаване от работни хипотези към публично обсъждане. Публично обсъждане не означава семинари, разбира се. Това са публикации. Нещо, което е достъпно на широк кръг хора.

В съвременната наука не можеш да публикуваш гола идея. Това е много важно. Ако човек идва със своята идея … например, човекът никога не се е занимавал с космология, а се е занимавал с нещо съвсем друго. И изведнъж у него възниква идея. Той даже се е запознал с литературата и е установил, че за тази идея никой не се е сещал. Това е важен момент, за който  днес искам да говоря.

Ако вие не знаете за съществуването на дадена хипотеза, това не означава, че тя някога някъде не е хрумнала на някой професионалист. Това означава, че той не е могъл да стигне съществено по-далеч от тази идея. Може да се публикува модел, но не и идея. Не само че трябва да  отговорите на очевидно възникващите въпроси. Трябва и да се защитите от най-елементарната критика. Още по-добре е да направите и предсказания за следващи наблюдения. И тогава вече моделът, сценарият, концепцията могат да станат предмет на публично обсъждане.  Съществено е, че сега науката е голяма. Няма да се изненадам, ако по времето на  Нютон е можело човек лично на него  да  напише  писмо с някаква интересна идея.

Такива случаи е имало. Черните дупки от една страна са предсказани от Лаплас, от друга страна – от Митчел, който е бил геолог. Сега науката е голяма и това е почти невъзможно. Във всяка област, даже най-тясната, има като минимум десетки много компетентни хора, които се занимават само с това. И наистина, практиката показва, че почти всички идеи все на някой са му хрумвали. И ако те са неизвестни, то е само защото не са  развити достатъчно. И така, хипотезите трябва да се обосновават и проверяват.

Добър пример за лоша хипотеза представлява астрологията. Първо, ние сега говорим не за мястото на астрологията в културата преди 4 века, а за нейното място сега. Второ, няма никакви разумни основания за хипотезите, които лежат в основата на цялата астрологическа концепция. Но това не е главното. Всички са чели “Чапаев и празнотата”.  Там има забележителен момент, когато Чапаев в същността си на Чапаев чисти един кон, а Петка се опитва да го обърка и го пита, къде е този кон. И онзи отговаря: “Ти да не си се побъркал? Ето го!”. Ако има факт, който може да се посочи с пръст, не е важно какво лежи в основата. Проблемът на астрологията е не само в това, че тя няма добри теоретични основи. Освен всичко останало, предсказанията могат да се проверяват и статистически. И предсказанията на астрологията не издържат на такива проверки. Създателят на която и да било концепция е длъжен сам да я провери. Това, че астролозите не го правят, от гледна точка на съвременната наука представлява много сериозен аргумент срещу цялата астрология, защото това е просто ненормално. Днес методологията е съвършено друга.

Друг подход се прилага към това, което става в главата на един изследовател или група изследователи. Там забраните са много по-малко. Там могат да се обсъждат идеи, които с нищо не се съгласуват. Не е правилно да се мисли, че всички учени свято спазват методологията. Хората изпробват най-различни подходи. И няма да се изненадам, ако някой проверява дадена идея само защото е сънувал нещо. Разбира се, никой няма да напише такова нещо в научна статия. Но тласъкът за работа може да бъде най-разнообразен. Важното е след тази мотивация в главата ви да има вече истинска научна част. Ако има такава и тя е нормално разработена, хипотезата минава от клас “в главата” в друг клас.

В основата на методите за работа с хипотези има две компоненти. Първото еконсерватизмът, свързан с това, което се появява публично. Второто е антидогматизмът. Например намерен е нов тип източници. Могат да се разглеждат най-различни идеи. Човек може да не вярва в съществуването на извънземни цивилизации. Но виждайки много странен наблюдаем факт, той може да помисли за тази идея. Може би ще мисли за нея от гледна точка на това, как да я изключи. Това също е нормално. Но важното е, че няма принципна забрана в главата за разглеждане на такъв тип идеи.

От друга страна, има полузабрана, свързана с публичното представяне на тази идея. Тук подходът ще бъде достатъчно консервативен. Според мен, когато отваряш нова статия, нормалната реакция би била да се търсят недостатъците. Струва ми се, че нормалният учен трябва да подхожда към всяка публикация така сякаш са му я изпратили за рецензия. Тогава той трябва не да се опитва да разбере колко тя е чудесна, а да търси в нея дефекти. И тази комбинация от много консервативно отношение към другите разработки и към публичното представяне на своите, заедно с антидогматизма при самата работа, създава много здрава атмосфера.

Да вземем прост пример. От една страна, черните дупки като че ли не са открити. От друга страна, ние вярваме, че те съществуват, но без фанатизъм, защото това е един добър стандартен модел. Още една много важна компонента. Конкуренцията има изключителна стойност за науката. Тя е съществена в две свои разновидности. Това пак са консерватизъм и антидогматизъм. От една страна, всеки, който публикува някаква идея, трябва да е подготвен, че всички ще търсят в нея недостатъци. Това е сериозен момент на конкуренция.

Защо трябва да публикуваме в добри списания? Просто защото там е по-трудно да публикуваме. Съответно хората още преди да са прочели статията, но виждайки в какво списание е публикувана, стигат до извода, че самият автор избира добро списание. Ако човек сам си изпраща статията в лошо списание, най-вероятно той мисли, че материалът няма да бъде приет в добро, няма да мине през строгия подбор. Значи по-просто е статията изобщо да не се чете. По астрономия излизат десетки списания. Но има пет най-добри списания, които трябва да се четат. Там почти никога няма слаби статии.

От друга страна, човек не може дълго да обмисля една идея, той трябва да се опита да я развие. На всеки в главата му идват мисли. И ако  ти е хрумнала някаква мисъл и  ти пет години мислиш за нея, но не я довеждаш до публикация, през това време тя ще хрумне на някой друг. Така че в науката е почти невъзможно да се скрие резултат. Това противоречи на психологията на учения.

Теорията за заговор от типа на този, че учените отдавна са открили извънземни, летящи чинии и др. драматично противоречи на психологията на учения. Бихме могли да повярваме, че специалните служби са ги открили. Но тогава те не бива да казват на учените, защото последните веднага щяха да се изпуснат. Това даже е развит сюжет в литературата. Би бил много голям проблем: човек измисля нещо, което носи колосална заплаха за човечеството. Той би стоял пред изключително тежък избор. Ученият страшно ще преживява. Ако той знае за съществуването на силен резултат, не е възможно да го запази в тайна.

Търсенето на извънземни цивилизации е много добър пример. Цялата тази тематика беше страшно популярна сред учените през 60-70-те години на миналия век. Хората сериозно  се занимаваха с това.  Относно конспирацията имаше такъв знаменит момент, когато бяха открити радиопулсарите. Една от първите идеи беше, че това е изкуствен сигнал, тъй като беше много качествен. И за много кратко време учените действително не публикуваха нищо. Те пазеха това в тайна в продължение на няколко седмици, което само по себе си говори за нивото на търпение при учените. И тези търсения са много добър пример за еволюцията на хипотезата.

Ще повторя, че през 60-70-те години на миналия век това е била добра тематика. С нея сериозно са се занимавали доста голям брой физици, астрофизици, провеждали са се конференции, опитвали са да изпращат сигнали и т.н. И резултатът беше абсолютно нулев. Просто за него сега са забравили. Не намериха нищо. Опитваха се да се хванат и за най-малкото, нямаше никакъв консерватизъм. Откриха звезда с потресаващо аномален химически състав. Технеций в звезда. Технецият живее много кратко време. От къде се е взел? Имаше идея, че това е изкуствен технеций, но след това откриха нов процес, който сега е стандартен в звездната теория на термоядрения синтез и обяснява това, как да се получи технеций.

Йосиф Шкловски напълно сериозно е казал, че Фобос, спътникът на Марс, отвътре е кух и е създаден изкуствено. Когато се появиха нови данни от наблюдения, се наложи да се каже, че все пак Фобос е напълно нормален. Такива примери има много.

Цялата идея за извънземни цивилизации е преживяла възходи и падения, при това за много кратък срок – около 20 години. И сега статусът на тази област на изследвания коренно се е променил. Тя не се смята  нито за  много популярно, нито за много достойно занимание. Получи се забележително разслояване. Има два термина, които станаха маркери за различните области. Има SETI  – “търсене на извънземен разум”.

Тази дейност по малко продължава и досега. Остават ентусиасти. Но се появиха и други ентусиасти. Появи се уфологията. Появи се някаква дейност, която е  ненаучна, защото в основата е заложено не някакво здраво чувство, желание да се разбере нещо, а е заложено, че това нещо съществува и то трябва само да се намери. Нарушена е презумпцията за невинност. Ако следователят е убеден във виновността и просто търси доказателства, той, разбира се, винаги  ще намери нещо. Но важното за нас е да се намери истината. И разликата между науката и лъженауката е именно в това, че едната се опитва да намери истината, а другата търси улики, които доказват предварително произнесената присъда. Това е много добър пример.

Практиката показва, че няма нужда от специална научна област, която да е свързана с търсене на такива неща. Има нормални астрофизични изследвания. Техническите възможности сега се развиват изключително динамично. Сега почти във всички диапазони, като се изключи радиодиапазонът, само за една нощ  се сканира цялото небе. И ако там има нещо интересно, то непременно ще бъде открито, не в резултат на специално търсене, а просто като се прави обикновена астрофизика. Такова нещо само ще попадне в кадър. Важно е просто да не се забравя, че това може да се случи.

Сега се разработва най-големият в света комплекс от радиотелескопи. Това ще бъде система от телескопи. Ще бъде най-скъпият наземен проект от такъв род. И там като последна точка от неговите задачи е записано “търсене на извънземен разум”. Хората не го забравят. Те оценяват приблизително как това може да се разбере. Така, най-вероятно, успехът ще дойде в резултат на стандартни търсения. Ние видяхме, че концепцията за разпространението на извънземния разум е претърпяла еволюция. Това,  разбира се, не е единственият пример.

Да се върнем към астрологията. Хората казват: “Как така! Нали Кеплер се е занимавал с астрология!” Да, занимавал се е. Просто това е било преди 400 години. И в това няма нищо учудващо. Това е като високия скок. Можем да  видим как са скачали преди 60 години и да се опитаме да скачаме по същия начин. Това няма да доведе до добри резултати днес. Преди 400 години са се занимавали с астрология. Но хипотезите претърпяват еволюция. И това е свързано с нормалното развитие на  науката. Затова има  полезно твърдение, че идеите умират заедно със своите създатели.

Идеята, която някога е била забележителна от научна гледна точка, след това се оказва невярна. И след определено време вече не е необходимо човек да се занимава с нея. Всичко вече е станало ясно. Добър пример за това е хипотезата за стационарност на Вселената. Преди 100 години тя е изглеждала напълно естествено. При това развитието е било зигзагообразно. От една страна, преди 400 години Нютон не се е съмнявал особено във факта, че светът е бил създаден. Значи той има крайна възраст. След това науката постепенно е откривала нови факти, които се съгласуват лошо с  Книгата на Битието. И по-логично е започвала да изглежда вечната, безкрайна и неизменна Вселена. Преди 100 години това е била доминираща представа. Била е определяща дотолкова, че когато Айнщайн се е опитал да приложи своите уравнения към цялата Вселена и получил, че тя е нестационарна, той добавил нов член към своите уравнения, който да компенсира възможното свиване и да направи всичко стационарно. Това било направено от философски съображения. Идеята за крайна Вселена към онзи момент е била страшно некомфортна.  Айнщайн е казал, че здравият смисъл – това са предразсъдъците, които човек е усвоил до осемнадесет годишна възраст. И здравият смисъл просто е повлиял на уравнението в теорията. И когато през 1922 г. Александър Фридман….

Врочем, ако попитаме кой от руските учени е най-известен в астрофизиката – това ще бъде Александър Фридман, който формално даже не е астрофизик. Той е бил математик и метеоролог. Та той получил решение на уравнението на Айнщайн без всякакъв допълнителен член и казал, че Вселената трябва или да се разширява,  или да се свива. Тогава това не е следвало от никакви наблюдения, но много скоро е било открито разширяването на Вселената. Затова хипотезата за стационарна Вселена вече няма право на съществуване. При това се намират хора, които продължават да се занимават с нея. Това основно са хора, които през 60-те години на миналия век са били на толкова години, на колкото сега съм аз. Очевидно идеята за стационарната Вселена скоро съвсем ще изчезне .

Втората идея, която някога е била очевидна за всички, е разпространеността на планети от типа на Земята. Точно така, както и за стационарността на Вселената. Ако в науката съществува единна картина, за която всички говорят, това не означава, че говорещите за това учени не споделят стандартната хипотеза и абсолютната истина. Аз мога да ви кажа, че черни дупки  съществуват. Това засега е стандартна хипотеза. Но вътре в главата си аз разбирам, че могат да се появят факти, които да докажат, че природата избягва формирането на черни дупки. И създава нещо много по-удивително. Да се върнем на разпространението на планетите. Преди 50 години хората са познавали една единствена планетна система. Трудно е да се прави статистика върху един единствен екземпляр. Хората са разсъждавали, предполагайки, че нашата планетна система е стандартна. Това е нормален принцип, че ние сме достатъчно типични. Това е един от принципите, които лежат в основата на науката. Оказало се, че  в този случай това не е така. Слънчевата система всъщност съвсем не е типична.

Ето една красива картинка. На  хоризонталната ос е нанесен размерът на орбитата на системата в астрономически единици. На вертикалната – масата на планетата в единици  масата на Юпитер. Вижда се, че, първо, ние откриваме планети примерно като Юпитер и разположени много близко до звездата или малко по-далеч, но все пак по-близко, отколкото се намира Юпитер. Оказва се, че планетните системи от нашия тип се срещат доста рядко.

Разбира се, в далечни планетни системи засега ние не можем технически да видим планета от типа на Земята на разстояние една астрономическа единица от звездата. Но Юпитер на тяхно място  бихме могли да открием. И се вижда, че няма никакъв максимум. Оказва се, че всички теории, които дават планетни системи от типа на нашата, имат много ограничена област на приложение и не обясняват наблюдаваната стандартна система. Ето още един пример. Планетата, обикаляща  около Фомалхаут. Това е масивна планета, намира се достатъчно далече. Ние виждаме как се върти. Ние изучаваме статистиката на различни планетни системи. И всички модели на еволюцията на формирането на планетни системи вече са значително  напреднали. Старите хипотези, които са били адекватни дори само преди 20 години, се нуждаят от съществена модификация, защото вече не съответстват на фактите.

Въпреки всичко, някога тези отхвърлени хипотези са били стандартни хипотези. Това е много важен момент в живота на науката. И тук се получава объркване. Това, което сега е стандартна хипотеза, за неспециалисти може да  изглежда като току що установена истина. Тук трябва да се прави разлика между тези две неща, защото иначе се създава погрешно впечатление, че учените непрекъснато лъжат. По-рано ние знаехме, че има протони и електрони. А после открихме неутроните. Оказа се, че всичко сме учили не както трябва. Или, изглеждаше, че електроните могат да бъдат представени като топчета, които се въртят около ядрото. След това се оказа, че всичко е много по-различно, така че дори не можем да си го представим, а можем само да пишем уравнения. Важно е добре да се разбере естественото развитие на научното знание.

Променя се животът, променя се и форматът на разказа. Сега форматът е по-скоро клипово-новинарски. Учените нещо са открили, а журналистът има 15 минути на разположение, за да го покаже. Това може да изглежда само като твърдение за истината. Ако започнете новината с думите “по всяка вероятност”, редакторът ще го задраска и ще каже: “Или са го открили, или – не!” Оказва се, че просто е невъзможно да се разкаже за повечето неща по такъв начин. Има един стар виц: може да се разказва достъпно, вярно, кратко – изберете произволни две от тези три неща. Не е възможно да използвате и трите едновременно. Често се случва за науката да се разказва достъпно и кратко, но невярно. Така че със стандартните хипотези  много често се  получава объркване.

Задачата на учения се състои не толкова в използването на стандартни хипотези. Той използва например 10 стандартни хипотези. Той работи с девет, а една се опитва да отхвърли или да измисли своя на нейно място. С това се занимават учените. Но за да отхвърли една, той трябва да приеме другите като определена даденост. Защото няма да може да промени всички наведнъж. Има много стандартни хипотези. Всички те в един момент могат да се окажат неправилни.

“Има тъмна материя”. Това е стандартно предположение. Аз съм готов да се басирам с всеки, че тя съществува. Но аз разбирам, че мога да загубя. Странната материя може би съществува. Не е необходимо да убеждавате редактора на списанието – това е  хипотеза, която се обсъжда. И така по целия списък, включително  броя на измеренията на пространството. Ние знаем, че има x, y, z. Край. Тримерно пространство. Въпреки това съвременните теории оперират с многомерни пространства. Това е стандартна хипотеза. Ако пешеходец върви от пункт А до пункт Б, пространството е тримерно. Но ако ви се изпарява черна дупка, тук може да бъде съществено, че има още 7-8 измерения, където тя също може да се изпари. По този начин триизмерността на света може да бъде невярна.

По-нататък. Космологията. Тук ние най-ярко се сблъскваме със стандартните модели, при които всички разбират, че те могат да бъдат неправилни. Публикуват се и се обсъждат алтернативи на стандартните модели. Но е важно да се разбере, че има две групи хора. Те като че ли се занимават с едно и също: например с черните дупки. Аз се занимавам с астрофизика на черните дупки. Аз нищо не знам за алтернативите, детайлите, за това, какво се случва вътре. Аз използвам това като стандартна хипотеза и по-нататък проверявам стандартната астрофизика. А има хора, които работят върху алтернативите на черните дупки. Това е съвсем друга дейност. Засега  те не са създали нищо, което бих могъл да използвам в астрофизиката.

Приблизително такова е положението и в космологията. Има стандартен-CDM модел. CDM (cold dark matter) – това е студена тъмна материя. – това е добавеният от Айнщайн допълнителен член,-член който може да се интерпретира като  тъмна енергия. В този модел влизат изотропия и еднородност на пространството. Това е хипотеза. Ние не можем да кажем изотропно и еднородно ли е пространството в голям мащаб. Ние имаме наблюдения, които показват, че всичко е еднородно и изотропно. Но точността винаги е крайна. И заради крайността на скоростта на светлината и крайността на живота на Вселената, ние не можем да го твърдим със сигурност. Всичко изглежда така, сякаш Вселената е еднородна и изотропна. Това е достатъчно, за да направи тези предположения стандартни. Но това не означава, че не са възможни промени на тази стандартна хипотеза.

“Тъмна материя”. Ние не знаем дали тя съществува наистина, не можем да я хванем, макар че смятаме, че съществува в огромни количества наоколо. Това е компонента на стандартния модел. Тъмната материя – това е добра стандартна хипотеза.  Повече от 70%  от Вселената е тъмна енергия,  23% –  тъмна материя и няколко процента – обикновена материя, с която се сблъскваме ежедневно.

Какво днес е най-достоверното доказателство, че тъмна материя съществува? Това са сблъскващите се галактични купове, които наблюдаваме. Това е оптично изображение. Ето два галактични купа. Със синьо е показано разпределението на материята. То може да бъде доказано, защото ние можем да измерваме масата. По гравитационното въздействие може да се открие каквато и да е било материя и да се начертае карта. Това е карта на разпределението на тъмната материя. Тя доминира. Това е разпределение на интензитета на рентгеновото излъчване на газа. Това излъчване е свързано със  силата на гравитацията.

Какво се наблюдава? Наблюдава се, че галактиките се намират там, където се намира тъмната материя. А газът се намира по средата между тях. Това са сблъскващи се галактични купове – те преминават един през друг. След това преминаване се оказа, че газът и основната маса са разделени. Единственото разумно обяснение на това е, че основната маса е съсредоточена не в газа и в звездите, а в някаква тъмна материя, която сама със себе си и с газа почти не взаимодейства. Разбира се, тази картина може да бъде обяснена и без теорията за тъмна материя. Но обяснението ще бъде твърде неестествено. А  теорията за тъмната материя изглежда е най-естественият модел.

В лабораториите се търси тъмна материя. Има няколко експеримента. И точно тук се проявяват и конкуренцията, и консерватизмът. Има експеримент DAMA/LIBRA. Те заявяват, че отдавна виждат тъмна материя. Те виждат сигнал, който интерпретират по такъв начин. Освен тях никой не вижда нищо подобно. Всички експерименти са до някаква степен различни, те не са копия един на друг. Съществуват някакви ноу-хау, които хората не искат да споделят с другите. Това не е правилно.

Има и експерименти, които противоречат един на друг. Провеждат се независими проверки. На спътник лети чудесен италианско-руски уред “Памела”. Те виждат някакъв странен сигнал, който част от хората интерпретират като сигнал за анихилация на тъмна материя. Лети гама-обсерваторията “Ферми”. Американците имат традиция да наричат спътниците в чест на известни учени и да ги кръщават след успешното им изстрелване. За да няма: “Михаил Ломоносов изгоря в горните слоеве на атмосферата”. Когато частици тъмна материя анихилират помежду си, те се превръщат в други частици, в това число излъчват гама-кванти. Последните могат да бъдат уловени. Този “гама-спътник”, както се очаква, ще види сигнали от тъмна материя. Постоянно се появяват нови данни, които веднага се предоставят за масов достъп. Това, между другото, е нова и много хубава традиция в науката. Хората се проверяват един друг, намират грешките си, което е много важно. Буквално днес имаше статия за това.

От една страна, хората докладват резултат. От друга – веднага пишат, че той е предварителен. По-нататък. Има много примери за хипотези, които отначало са били страшно екзотични, после са преминавали в стандартни хипотези. Забележителен пример – неутриното. Неутриното е частица, която е била теоретично въведена от Паули по много добра причина: наблюдавал се е някакъв процес, в който изглеждало, че не се запазва енергията. Хора от най-висшите научни среди сериозно са обсъждали възможността законът за запазване на енергията да не е валиден в индивидуалните квантови процеси. Това е била публично обсъждана теория. Паули казал, че може би има частица, която много слабо взаимодейства с веществото и отнася част от енергията.

Оказало се, че е бил прав. Открили частицата, нарекли я “неутрино”. Слънцето например го излъчва. Ние можем сега да надникнем в самия център на Слънцето. Неутрино излъчват и атомните реактори. Отначало е било безумна хипотеза, после е станало стандартна хипотеза, а сега е просто работещ инструмент. Ние изучаваме Слънцето, вътрешността на  Земята благодарение на неутриното. Това е нормалната еволюция в науката.

Общата теория на относителността също постоянно се проверява. И тези, които я проверяват, разбира се, искат да я опровергаят. 99% от учените, които се сблъскват с общата теория на относителността, я използват – необходима им е някаква теория на гравитацията, която е сигурна, проверена. Има малък процент хора, които се занимават непосредствено със самата  теория на гравитацията. И за тях е безсмислено да се занимават с общата теория на относителността. Те се опитват да построят нещо ново.

Има много теории, които разширяват теорията на относителността, но от тях засега няма практическа нужда. Могат да бъдат използвани алтернативи, но в това няма голям смисъл. Черните дупки – това е естествено следствие на общата теория на относителността. И пак всичко се разделя на две. Астрофизиците използват черните дупки като някакъв стандартен модел, опитват се да го проверят, а има теоретици, които се опитват да строят алтернативи.

Има много хубава фраза относно източниците в съзвездието Лебед. Източниците на рентгенови лъчи се означават с буквата Х (хикс). Черната дупка в източника Лебед Х-1 – това е най-консервативната хипотеза. Ако се опитаме да пъхнем там нещо друго, ще бъдат необходими “най-безумните” модели.

Сега най-сигурната черна дупка се намира в центъра на нашата галактика. Ние виждаме, как звездите се въртят около черната дупка. Ние можем да измерим масата. Това е масата на около 4 милиона слънчеви маси. Ние я знаем с точност до 1 милион, но това е много висока точност. Това не може да бъде 10 и не може да бъде 1. И е много трудно да се измисли друго, освен черна дупка, за да се обясни как може да се пъхне в такъв малък обем толкова голямо нещо и то да не свети.

Миналата година се появи поредната много добра работа, която описва много просто нещо. Веществото тече върху централния обект. Има поток от газ. Ако там няма хоризонт, а има някаква стена, то веществото ще се удари в стената и ще отдели енергия. При това ще се отдели много енергия. Разбираемо е, че ако просто вземем нотбука и го хвърлим върху неутронна звезда, при падането от удара ще се отдели повече енергия, отколкото в Хирошима.

Гледайки как веществото пада върху централния обект в нашата галактика, ние виждаме, че се отделя много малко енергия. И може да се пресметне колко е трябвало да се отдели по пътя, а колко – при удар в каквато и да е било стена. И се получава, че там няма стена. Това не е съвсем пряко доказателство. Но се поставят много твърди ограничения на модела, които биха могли с помощта на разумната физика да обяснят такъв плътен и компактен обект, без да прибягват до концепцията за черна дупка.

Има други системи – двойни, където веществото тече върху компактния обект от съседната звезда. Ако тук има неутронна звезда, веществото се натрупва (водород) и следва термоядрен взрив. Сега да си представим, че имаме черна дупка. Взривове няма да има. И наистина ги няма. Може да се покаже, че в много алтернативи на черните дупки все пак има натрупване на вещество. И някакви светвания трябва да има. Търсиха ги. И се изясни, че моделите, които се смятаха за добра алтернатива на черните дупки, не минават. Има пряк тест, който ги убива. Така че ние не можем да докажем, че това е черна дупка. Но ако идва някой и казва, че това не е черна дупка, а “еди какво си нещо”, ние можем да покажем, че еди какво си нещо там не може да се намира. Защото може да се направи ясно предсказание, което не издържа на проверката на наблюдението.

Изводът е следният.  Често хора, които се сблъскват с някакъв сложен модел, имат желанието да махнат с ръка и да кажат, че всичко е по-просто. Не. Може би вие сте измислили нещо, което ще проработи. Но това ще бъде по-сложно, отколкото стандартната хипотеза. Сега стандартната хипотеза – това винаги е най-простото. Можем да измислим модели без тъмна материя. Но такива модели, ако те могат да обяснят всички наблюдавани факти, ще бъдат по-странни и сложни, отколкото хипотезата за тъмната материя, или пък нещо няма да могат да обяснят.

Тук се сещам за един мит на островните народи. Защо папагалът има пъстри пера? Отначало той имал сиви пера. Но папагалът отишъл да се къпе, съблякъл се на брега и зачакал да дойде друга птица. Тя дошла, съблякла се, той грабнал ярките й пера и избягал. Това прекрасно обяснява, защо папагалът има ярки пера, но не обяснява, защо те са били ярки при другата птица. И алтернативите, които се опитват да заменят хипотезите, са сходни. Те могат да обяснят нещо, но не обясняват следващото ниво. Затова те не могат да бъдат приети за разумни хипотези. Но при все това има много интересни алтернативи. Аз ще ви посоча три.

Модифицирана динамика на Нютон – това е алтернатива на тъмната материя, модел, в който няма тъмна материя, но законът за гравитацията хитро се променя. По този начин могат да се обяснят много неща. Но когато се увеличава комплексът от данни, се оказва, че е необходимо да се въведат нови тъмни същности. Има алтернатива на черните дупки – гравазвезди. Всичко е много хубаво, но това е странен обект. Така може да изглежда на хартия. Но как се получава реално – не е ясно. А как да се направи черна дупка ние знаем. Има алтернатива на тъмната енергия. Трябва просто да се откажем от еднородността и изотропността.

Ако Вселената в голям мащаб е нееднородна, може би нашата наблюдавана област се разширява в по-голяма област, затова се разширява ускорено. Всичко това е прекрасно, но за тази цел ние трябва да се намираме точно в центъра. И да се въведе това като принцип,  ще бъде далеч по-малко комфортно за повечето учени, отколкото да се въведе нов вид поле или ново свойство на вакуума, което осигурява това ускорено разширение. И така големи комплекси от данни или ключови факти убиват много алтернативи.

Има много хубава концепция за странната материя. Тя се появи в началото като лоша хипотеза. Ние се състоим основно от протони и неутрони. Те се състоят от кварки. Кварките са последното ниво на материята. Когато те бяха предложени в средата на 60-те години, двама съветски учени казаха, че в неутронните звезди плътността е толкова голяма, че е възможно протоните и неутроните да са сближени до такава степен, че кварките вече не са заключени вътре в протоните и неутроните, а се движат свободно, като  образуват едно цяло. Тогава това беше просто хипотеза.

После бяха открити други типове кварки – странните кварки. И учените успяха да покажат, че такова вещество може да  бъде стабилно. Но засега само на теория, експериментално не е изследвано. Това е странната материя. Странна, защото там има кварк, който се нарича странен. Кварките въобще имат такива странни имена. Ако тази хипотеза е вярна, това е най-устойчивото състояние на веществото. И при големи плътности веществото  от само себе си премина в това състояние, защото то е енергетично изгодно. Неутронните звезди могат да  се сблъскват една с друга.

Има двойни системи, състоящи се от две неутронни звезди. Те могат да  се сблъскват, да се сливат, като отделят голямо количество енергия. И разпръскват капчици странно вещество – страпчици. А след това те могат, летейки из Вселената, да заразяват други неутронни звезди, като ги превръщат в странни. И при някои параметри всички неутронни звезди трябва да бъдат странни. Ако това е така, основната част от материята ще влезе в получения компактен обект, а част ще бъде разхвърляна в пространството. Засега това е такава хипотеза с оценка три плюс.

Има солидни теоретични основания да се смята, че това е точно така. От друга срана, всички опити да се намерят свидетелства за съществуването на странна материя засега за безуспешни. Но това е легитимна теория и ще стане интересно, ако кварковата материя съществува. И така, да се върнем към началния въпрос: с какво тъмната материя е по-добра от НЛО? Оказва се, че почти с всичко. Макар че засега не е намерен и грам тъмна материя. Тъмната материя – това е много консервативна хипотеза, обясняваща голям комплекс от наблюдавани данни много по-добре, от която и да е алтернатива на този модел.

Хипотезата пък, че има извънземни НЛО – това е много екстравагантно обяснение за набор от непотвърдени данни. Съществено е и това, че хипотезата за технологически НЛО противоречи на ред стандартни хипотези. Да си представим, че в момента не виждаме нито един автомобил. Но всеки химик ще ви каже, че може да се вземе един кубически сантиметър въздух от където и да е, да се анализира и това ще бъде достатъчно да се докаже, че отвън има автомобили. Даже ще бъде възможно да се оцени тяхното количество отвън. По същия начин, ако са верни стандартните хипотези за това как може да изглежда една цивилизация, ще влезем в противоречие с твърденията, че почти до всяко село се приземява летяща чиния.

И се оказва, че при всички странности тъмната материя е по-добра от НЛО, а единадесетмерното пространство е по-добро от хомеопатията просто защото едното е свързано с по-голямо количество връзки с действително наблюдаеми явления и теоретичните връзки са построени по-добре, отколкото в лошите модели.

Борис Долгин: Изложеното много добре показа науката като социален институт, където има напълно определени конвенции за това, как трябва да се осъществява комуникацията, как трябва да се строят хипотези, как трябва да протича обсъждането, как се работи с тях по-нататък, какъв жизнен цикъл имат от зараждането до появяването на други. И така, можете да задавате въпроси.

Въпрос от залата: как е устроена науката?

Сергей Попов: Като обсъждаме как е устроена науката, трябва да обсъждаме това, как е устроена сега. Преди 100 или даже 50 години тя е била устроена по друг начин. Това, което разказах, се отнася за съвременното състояние. Ако пък говорим за “публикации на хипотези” – има няколко списания. Можете да изпратите в едно, в друго. Няма едно единствено списание, което да притежава монополно право за истината. Те са няколко и се конкурират. В този процес на конкуренция се решават проблемите. Ако никое списание не приема статията, значи моделът не работи или не е достатъчно развит. Значи имаме гола идея, която не е развита до достатъчно ниво.

Борис Долгин: Друг е въпросът, че в науката има области, където авторитетните издания не са  определени достатъчно ясно.

Сергей Попов: Съгласен съм. Но при болшинството естествени науки ситуацията е същата, както при астрофизиката.

Григорий Чудновский: Когато на главата на Нютон е паднала ябълката, това хипотеза ли е било или не? И второ, Силиконова долина до Москва – това хипотеза ли е?

Сергей Попов: За Нютон. Какво се е случило? Беше показано, че движението на земните обекти и движението на Луната се описват с един закон. Той е показал, че има закон, който описва тези два набора от наблюдения. Той е бил съвсем близо до  наблюденията. Така че там хипотези не е имало. Що се отнася до силициева долина, то тук има такъв ехиден коментар: от силиций се правят транзистори, а от силикон – съвсем друго. И това, което у нас се нарича силиконова, изглежда като имитация. Аз бих казал, че такива неща не трябва да се правят изкуствено. Аз не съм специалист в тази област. Но по мое мнение съвременни високотехнологични фирми не могат да бъдат създадени като държавни корпорации по заповед от горе.

Борис Долгин: Хайде все пак да  уточним  понятието хипотеза. Медицината – това не е хипотеза, а отрасъл от народното стопанство. Точно така и Силиконовата долина в Подмосковието – това не е хипотеза. Това е някаква фантазия на тема планове. В лекцията прозвуча така, че наблюдеиието и самият факт са естествени, дадени са на човека независимо от неговата концепция. Но разбирането на факта не се ли базира на някаква предшестваща концепция?

Сергей Попов: В известен смисъл това е така. Аз, разбира се, се базирах на определени постулати при обсъждането. Но фактите  все пак са си факти. Те усилено се проверяват. Понякога е трудно да се добереш до това, какъв е фактът. Когато наблюдаваме разширяването на Вселената, това, разбира се, е интерпретация. Ние виждаме набор от факти. Но аз бих казал, че няма големи основания да се съмняваме в достоверността на тези интерпретации.

Борис Долгин: Аз само казвам, че това, което ние от един момент нататък възприемаме като факт, не е нещо очевидно извън концепцията, в рамките на която то става факт.

Въпрос от залата: Кога ще бъде заменен “Хъбъл?” И какво ще видим на негово място?

Сергей Попов: Той ще бъде заменен с телескопа “Джеймс Уеб”. Това ще бъде телескоп с нова технология. Там ще има разгъващо се огледало. При изстрелването на космически телескопи има много просто ограничение – размерът на ракетата. Пет метрово огледало просто не може да се изстреля. Новият телескоп ще има разгъващо се огледало, което не може да се направи с много висока точност. “Хъбъл” е добър с това, че работи включително и в ултравиолетов диапазон. Да се направи такъв голям телескоп не може. Така че новият ще работи в по-дълговълнов диапазон. Това ще бъде голям крачка напред за наблюдаване на първите галактики. За някои други задачи  ще е малко по-лошо от “Хъбъл”.

Въпрос от залата: Вашето разбиране за наука към всяка наука ли може да се приложи?

Сергей Попов: Ако говорим за естествените науки – да. Английският език разделя науките по-удачно: там са отделени science и arts, humanities. Науката това е теория, обясняваща нещо, основана на голям комплекс от данни. Така че науката е основана на голям комплекс, обяснение и разбиране на голям набор от експериментални данни.

Борис Долгин: С други думи, това е събиране на  данни, интерпретация, интерпретация на интерпретациите, събиране на данни, опитващи се да опровергаят интерпретациите, транслиране на знания?

Сергей Попов: Не съм готов да отговоря на такъв въпрос с едно изречение.

Въпрос от залата: Нищо не казахте за наследството на Чижевски, за това, как влияят върху човека слънчевите процеси.

Сергей Попов: Аз не съм специалист по слънчево-земни взаимодействия. Има единадесет годишен цикъл на слънчевата активност. Без съмнение той влияе върху процесите на Земята. Това е наблюдаван факт. От друга страна, цялото влияние се свежда до това естествено влияние. Ако търсим някакви социални последствия, то в определени години е имало повече бунтове не защото Слънцето е било активно. Ако има някакво влияние, то не е пряко. Ако има причини, които се отразяват върху растежа на растенията, те не могат да влияят  пряко върху бунтовете на гладните, върху социалните събития. Съществува цяла наука за тези връзки. Ако вземете статистика, която показва, че когато Слънцето е активно, изгарят повече лаптопи, то не означава, че Слънцето влияе върху лаптопите. То влияе върху земната магнитосфера, тя от своя страна влияе върху големите електропреносни мрежи, те се претоварват, напрежението скача и лаптопите изгарят. Има много хубаво нещо – календар на градинаря с фазите на луната, как и какво да се сади. Да, има лунни приливи, променя се нивото на подпочвените води. Това е нещо съществено. Ако вземете този календар, а имате портокал в саксия, това никак няма да  се отрази на него. Там няма подпочвени води. Важен е размерът на обекта, върху който влияе земната сила. Разбира се, някой може да се удави по време на лунния прилив, но това не е пряка зависимост.

Борис Долгин: Въпросът е в това, от какви други променливи зависи този процес и какъв е мащабът на зависимостта.

Въпрос от залата: Сега времената са нови. Към затвореност ли се стреми нашата наука или към взаимодействие?

Сергей Попов: Новите технологии сега дават много за взаимодействие вътре в науката. Това е забележително. Това е и концепцията за отворените данни, които бързо стават общодостъпни, и това, че може да се работи чрез видеоконференции и т.н. Що се отнася до взаимодействието с широката общественост, то тук аз съм много некоректен политически. Аз смятам, че непрофесионалистите могат само да пречат на професионалиста. Хирургът съвсем не е задължително да изслуша 5 милиарда мнения за това, какво трябва да направи.  Същото е и с космолога. Разбира се, не е толкова страшно, ако той сбърка – никой, сигурно, няма да умре. Но по принцип ситуацията е сходна. Вие можете на компютъра си да обработвате данни от гравитационни антени, от антени по търсене на извънземни цивилизации, да търсите решения на математически задачи. Има такъв изумителен факт: сумарната площ на всички антени на мобилните телефони в света е много по-голяма от сумарната площ на всички радиотелескопи. Всички мобилни телефони могат да работят като един гигантски разпределен телескоп. Но това не е нужно. Това би бил интересен проект. И някой 12-годишен би се заинтересувал и  би открил нещо голямо. Но би открил тогава, когато стане професионалист. Затова усилията за отвореност в науката са добри в педагогически-възпитателен смисъл. Трябва да се обяснява защо е необходимо да се изхарчи 1 милиард долара за нов спътник. Може да се обясни каква ще е ползата от него или, по-скоро, каква ще е вредата, ако този спътник не бъде изстрелян.

Борис Долгин: Но ситуацията на отвореност намалява възможността за произволно финансиране на науката от страна на правителствата и налага даването на обяснения.

Сергей Попов: Това е добре. Там има и обратна страна, но това е добре. Обратната страна се състои ето в какво. В Русия системата за разпределяне на финансирането е много затворена. Вие може да сте блестящ учен, популяризатор, да имате програма по националната телевизия, а конкурент да ви е например брат на племенницата на министъра, който дава парите. Той във всички случаи ще има повече шансове да ги получи. Това го знаят всички. В света ситуацията е друга. Там може да пишете писма на конгресмена и това ще повлияе. Но има и обратна страна. За черни дупки е лесно да се разказва, това е интересно на всички. Затова е по-лесно да се направи пи-ар на спътник, който ще ги наблюдава. Но има изследвания, за които е трудно да се направи пи-ар. Когато се казва, че Големият адронен колайдер ще изучава първите мигове от живота на Вселената, това не е истина. Или не е съвсем истина. И това трябва да се казва. Защото не е ясно, защо трябва да се харчат толкова пари, за да се открие бозонът на Хигс. А ако се обясни, че там могат да се направят черни дупки – това изгежда много по-интересно. Това е добро, ако не се стига до абсурди.

Борис Долгин: Даже ако братът на племенницата на министъра получава финансиране, обществеността може да повлияе върху ситуацията. Големите връзки на господин Петрик не пречат да се разказва за него. Може би това някога ще спре и самото явление Петрик.

Сергей Попов: Когато виждате на небето ярки звезди, това като правило не са  големи, а близки звезди.

Въпрос от залата: Глобалното затопляне – това добра хипотеза ли е?

Сергей Попов: Аз не съм специалист по климата. Няма съмнения, че става по-топло. Има съмнения – защо. Да се отдели техногенният принос е много трудно. Температурата се мери точно от не много отдавна. Не е ясно какъв е фонът. И не може да се каже еднозначно какво се случва. Представете си, че извънземни са хванали едно хлапе и измерват ръста му. И той расте. И как ще екстраполират този факт? Че след 100 години ще стане по-висок от къща? Ние имаме един климат. Той е на 5 млрд. години. Данните са събрани в не голям интервал от време. Няма съмнение, че техногенното въздействие довежда до някакво затопляне. Но да се каже какъв е делът му в това, което наблюдаваме, е невъзможно. Има твърдение, че без техногенното въздействие може да стане по-студено. От една страна, това говори, че техногенното въздействие е по-голямо, от друга – че ако го премахнете, ще трябва да пускате централи с въглища, за да не замръзнете. Задачата е сложна и с нея трябва да се работи внимателно и прецизно. И тук комуникацията с обществеността започва да пречи. За обществеността изводът е неразбираем. Защото няма еднозначен отговор. А това понижава доверието към учените от страна на обществеността и обратно. Това не е хубаво. Така че тук ситуацията е сложна. Тя излезе от рамките на чисто научното изследване, което е лошо. Далеч не всички научни проблеми трябва да се решават на страниците на средствата за масова комуникация. От това почти никога няма полза.

Борис Долгин: При нас участва Владимир Клименко, който разказа, защо затоплянето не е страшно, участваха хора и с други идеи.

Въпрос от залата: Възможно ли е  ядрата на звездите да колапсират, без да се взривяват?

Сергей Попов: Ядрото на масивна звезда действително може да колапсира без взрив. Просто то ще достигне такова състояние, когато рязко ще падне вътрешното налягане. И няма да наблюдаваме никакви последствия от термоядрена реакция. Има такива модели, това е напълно нормален модел.

Въпрос от залата: Получени са резултати за движение на частици със скорост, надвишаваща скоростта на светлината. Това не противоречи ли на теорията на Айнщайн? Доколко тя сега може да бъде в основата на съвременната наука? И второ. Това, че скоростта на светлината не е константа, може ли да говори за това, че нашето пространство е нееднородно?

Сергей Попов: Кратко не мога да отговоря. Отговорът е следният. Когато хората говорят за измерване на скоростта на светлината, важно е да се разбира, че има фазова скорост, има групова и това, което се нарича скорост на светлината в бита – е само една от тях. Има неща, които могат да се движат със скорост, по-голяма от скоростта на светлината, ако няма пренос на информация. Сега по-скоро е модерно да се описват експерименти със светлината, която се движи бавно. Но това никак не противоречи на Айнщайн. Само във формата на новините от 500 думи изглежда, че светлината е забавена 300 пъти. В действителност това няма нищо общо с пределната скорост на предаване на информация. Второ. В стандартните модели скоростта на светлината във вакуум не е строго константна. В моделите на квантовата гравитация скоростта на разпространение на електромагнитните вълни зависи от енергията. Хората постоянно търсят това и веднъж на един-два месеца поставят нова граница в теориите, които предсказват, че гама-лъчите, да речем, не се разпространяват с такава скорост, като рентгеновите. Това е нещо напълно легитимно. Всички разбират, че теорията на относителността  не е последната истина. Има модел, който добре минава тестовете. Има разширения на този модел, които предсказват други ефекти. Има модели с променлива скорост на светлината. Но тя е променлива в космически мащаби и то съвсем малко. Много по-често се появяват статии за търсене на измененията на константата на фината структура. Това постоянно се изследва. Но аз не мога да коментирам непосредствено споменатите от вас експерименти. Важно е да се разбере, че постулатът за постоянството на скоростта на светлината има ограничена област на приложение. Например по точност или по време. Ние можем да кажем, че преди 10 млрд. години скоростта на светлината е била такава, каквато е и сега, с точност до 1 милионна. Но за една милиардна не можем да кажем. Става дума за достатъчно малки изменения в достатъчно големи времеви мащаби. Такива са преките данни. Ако се изменя  само скоростта на светлината, ще се изменят спектралните линии. Ние виждаме галактики, отдалечени на 10 млрд. светлинни години, виждаме техните спектрални линии, виждаме, че те стоят на едно  и също място, и поставяме граница на изменението на константата на фината структура.

Превода на текста е направен от фондация ТИФА – http://tcpa.uni-sofia.bg/

Източник: http://polit.ru/lectures/2010/04/19/astro.html

Забележка на редактора: в специалната литература под константа на фината структура се разбира безразмерния товар на електрона. Произходът на термина е свързан с факта, че този параметър определя фината структура на атомните спектри.

Източник: nauka.bg

Световните научни и масови медии съобщават вероятно една от най-гръмките научни новини на 21 век – светлината е изпреварена. Може би всичко е прибързано и тепърва предстоят сериозни анализи, но има вероятност сензационната новина действително да има основание и сме на прага на научна революция от мащабите на случилите се през 18, 19 и 20 век. Възможно е Теорията на относителността да бъде опровергана или поне коригирана. Ако основният принцип на съвременната физика – че скоростта на светлината е най-високата възможна в света, бъде променен, то несъмнено това ще е една от няколкото най-големи революции в науката.

Група изследователи от ЦЕРН съобщават, че в резултат на работата на проекта OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus) сноп неутрино, насочен от лабораторията на ЦЕРН в Женева към подземната лаборатория в Гран Сасо, Италия, на разстояние от 732 км. е достигнал целта с 60 наносекунди по-рано, отколкото ако се движеше със скоростта на светлината.

Д-р Антонио Ередитато от Университета в Берн заявява пред „Ройтерс”, че той и колегите му са сигурни в резултатите от изследването си. Става дума за крайния резултат от три години системни изследвания, проверявани много внимателно. Разбира се, Антонио Ередитато настоява за допълнителни проверки от страна на физиците по света.

„Това откритие е толкова потресаващо, че сега трябва всички да сме много благоразумни”, казва д-р Ередитато. И наистина, засега официалният сайт на ЦЕРН се въздържа да разпространява новината, но по всичко личи, че е много възможно тя да не бъде опровергана.

Разбира се, има и скептични гласове, като този на Дрю Байдън от Университета в Мериленд, но прави впечатление, че критиката не е аргументирана, а изразява само принципно съмнение.

Данните от откритието са статистически значими, т.е. изключва се вероятността те да са се появили случайно. Целият път на частиците между двете точки е трябвало да трае 2.4. милисекунди, но се установява, че 1/50000 част от частиците е достигнала крайната цел в Италия с 60 наносекунди, т.е. милиардни части от секундата по-рано. Прагът на статистическата грешка е +- 10 наносекунди.

Към момента предстои проверка в другите две възможни места в света, освен лабораторията в Гран Сасо – Fermilab и Т2К.

Др.Антонио Ередитато заявява, че след като е извършена дълга и внимателна проверка, данните са предложени на световната научна общественост.