Stephen Hawking's Universe - Part 4 - On The Dark Side (1997) Свали субтитрите
с един горещ голям взрив, но дали ще продължи вечно?
И ако не, как ще свърши?
Не съм чак толкова сигурен за това.
Разширяването на Вселената е разпръснало всичко навън,
но гравитацията се опитва да го събере отново.
Съдбата ни зависи от това, коя сила ще надделее.
А влиянието на гравитацията на свой ред зависи
от какво е изградена Вселената и в какво количество е то.
Няма да е лесно да го открием, ако, както подозираме,
повечето е тъмна материя, която дори не можем да видим.
През вековечните си опити да дадем определение за Вселената
често сме се сблъсквали с явления, които дори не сме можели да видим.
Прия Натараджан е астрофизик,
изучаващ нещо, което може би се простира отвъд границите на въображението ни.
Но да работи с невидимото може би за нея е по-лесно отколкото за много други,
защото някога тя е мечтала да бъде поетеса.
Все още съществува впечатлението, че всичко,
което правят учените, е много тясно специализирано, макар да не е така,
защото ние откриваме пътищата, по които да осъществим даден модел,
начините... съставките, които да вложим.
А начинът, по който решаваме да смесим съставките,
е много тясно свързан със собствената ни изобретателност,
чувствата ни, усета и интуицията ни как би трябвало да бъдат нещата.
Така че, това е почти като писането на поезия,
когато избирате определена поетична форма.
Например, бихте могли да изберете сонет или пък японско хайку,
като всяка от тези форми си има собствени правила,
така че работите в границите, определени от правилата,
което пък много прилича на законите на физиката,
с които работите по даден модел.
Но вътре във формата или модела имате голяма свобода,
можете да избирате между множество алтернативи.
Натараджан е израснала в Индия.
Животът й се променил, когато била наградена със стипендия
за Кеймбриджкия Университет във Великобритания.
Тук тя е започнала едно търсене, колкото научно, толкова и духовно.
Тя размишлява над съдбата на Вселената.
Виждаме звездите, които светят в галактиката,
имаме и доказателства, че в галактиката има някакъв газ,
тъй като можем да видим светлината, която разпръсва този газ.
Но, както се оказва, галактиките съдържат много повече от това.
Натараджан е почерпила вдъхновението си
от един астроном-бунтар на има Вера Рубин,
която в края на 60-те години на 20-ти век
е дръзнала да подложи на съмнение един основен астрономически постулат.
В своята работа Вера Рубин
картографирала скоростите на звездите при различни разстояния
от центъра на огромна спираловидна галактика.
Вера Рубин забелязала нещо, което противоречало на общоприетите схващания.
Звездите, въртящи се около центровете на галактиките,
би трябвало да се държат като планети, обикалящи около слънцето.
Но те не го правят.
В нашата Слънчева система Слънцето се намира в центъра, а планетите обикалят около него.
Тъй като доминиращата гравитация е тази на Слънцето,
външните планети се движат много по-бавно от вътрешните.
Затова естествено било хората да очакват подобна закономерност и в галактиката.
Ако измерите скоростта на звездите далече от центъра близо до ръба,
очаквате, че тя ще намалява. Но това, което Вера Рубин открила,
когато измерила тези стойности за спираловидна галактика,
било, че скоростта оставала същата.
Когато картографирала скоростите на звездите
отвътре навън по целия път до краищата, те оставали същите.
Рубин първа задала въпроса, който озадачава учените и до ден днешен.
Ако всички звезди в една галактика се движат с еднаква скорост,
независимо от разстоянието им от центъра, значи центърът не би могъл да бъде
единственият източник на гравитация, който им влияе.
Нещо друго би трябвало да упражнява могъща сила,
нещо, което просто не можем да видим.
Тя открила, че за да обясни скоростите, които наблюдавала,
в галактиката трябвало да има много повече материя, отколкото виждаме.
И тъй като тази материя е невидима и не излъчва светлина,
тя измислила понятието "тъмна материя", с което да я обозначи.
Рубин имала основателни причини да смята,
че откритието й ще бъде посрещнато с огромен възторг.
Но очакванията й не се оправдали.
Съобщението й, че има тъмна материя, свързана с всяка отделна галактика,
било възприето с огромен скептицизъм, поради смелите изводи, които налагало то,
а също и поради заключението за процента на тъмната материя.
От работата си тя заключила, че почти 90% от масата
в една спираловидна галактика трябва да е тъмна материя.
Откритията на Рубин предполагали, че съдбата на галактиките
се управлява от обширна загадъчна мрежа.
Всяка галактика е обвита от тъмна материя,
която невидимо пленява всички звезди в прегръдката си
чрез гравитацията, която упражнява.
Черната пустота на космоса изглежда, в края на краищата, съвсем не е пуста.
99% от Вселената биха могли да са изградени от тъмна материя,
една разпростряна космическа паяжина.
За космолозите като мен е изключително важно да знаем колко е тъмната материя,
за да знаем какво ще се случи с Вселената накрая.
Общата маса на нашата Вселена е това, което ще реши
съдбата на Вселената ни, дали ще продължим да се разширяваме
или ще спрем и скоростта ще намалее, или ще се върнем обратно в себе си.
Затова окончателната ни съдба, това което наистина ще се случи с нас,
зависи от това колко добре сме инвентаризирали масата във Вселената.
Следователно, ако такава огромна част действително е тъмна,
това има много важни последствия.
Вече много малко хора се съмняват в правотата на Вера Рубин.
Тъмната материя определя бъдещето на Вселената.
За да знаем окончателната си съдба,
трябва да сме сигурни, че тъмната материя съществува, и колко е тя.
Търсенето на невидимото не е за слабоволевите.
Когато Крис Стъбс за първи път споделил с колегите си,
че иска да търси тъмна материя, те му казали, че е полудял.
Това не бил пътят към сигурната работа.
Има още безкрайно много научна работа за свършване
и смятам, че номерът е да подбираме внимателно
къде да вложим усилията и времето си.
А аз отдавна проявявам слабост към фундаментални проблеми,
които може да са много трудни, за да се проучват експериментално,
но които имат огромно въздействие върху познанието ни за Вселената.
Крис Стъбс изградил кариера, стреляйки в тъмното.
Той участва в международен екип от 18 учени и 3 институции с една невероятна цел.
Ние провеждаме експеримент, чрез който търсим
определен вид тъмна материя, която наричаме "MACHO", съкращение,
което означава "Масивни Компактни Ореолни Обекти".
Идеята е, че нашата галактика има около себе си голям ореол от тъмна материя,
която е изградена от астрономически обекти,
които поради една или друга причина не светят като звездите, които виждаме.
Стъбс вярва, че тези странни звездни следи,
техните компресирани останки, са осеяли Вселената.
МАCHO варират от размера на Земята до десетократния размер на нашето Слънце.
Ако те са невидимите фантоми, които управляват движението на звездите,
те ще бъдат най-многобройни по краищата на галактиките.
Именно там трябвало да се търси,
но да бъдат открити би било като търсене на черeн прилеп в безлунна нощ.
Единственото, което знаел, било, че обектите му били доста тежки.
А ако наистина били тежки, те трябвало да въздействат гравитационно
на минаващата покрай тях светлина.
МАСНО-ловците се обърнали към айнщайновата Обща теория за относителността,
за да си изяснят защо гравитацията влияе на светлината.
Стъбс се заел да търси скрити звезди в тъмните краища на космоса.
Хвърляйки малко от светлината на Айнщайн върху тях,
според теорията на относителността
пространството и времето могат да се възприемат като едно цяло.
Един обект отбелязва мястото си в материята на пространство-времето
с вдлъбнатина, джоб, в който другите обекти,
минаващи покрай него, трябва да попаднат.
Така действа гравитацията
и няма нищо, което да е неподвластно на силата й,
дори и светлината.
Ние сме свикнали с идеята, че светлината се движи праволинейно
и когато самото пространство-време е изкривено, светлината продължава
да се опитва да се движи праволинейно, но не може,
защото самото пространство-време има форма с вдлъбнатини и изкривявания.
Затова, както и материята, светлината, която се движи в пространство-времето,
там, където има масивен обект, ще бъде привлечена от този обект
и пътят й ще се отклони към него.
Този ефект на отклоняване на светлината се използва от астрономите
в търсенето им на МАСНО в ореола на нашата галактика.
Общата теория на относителността на Айнщайн ни казва,
че светлината, минаваща покрай обект като Слънцето или къс тъмна материя,
се отклонява... изкривява се.
А ефектът, който оказва масата,
над светлината от далечна звезда или галактика,
е същият както, ако поставите лупа пред звездата.
Тя изкривява образа и го кара да изглежда по-ярък.
Ако МАСНО преминава между нас и далечна група звезди,
те ще станат по-ярки, а после отново ще избледнеят до нормалното си състояние -
издайнически знак за присъствието на МАСНО.
Стъбс използвал звездите като милион космически светлинки,
надявайки се, че някоя ще проблесне, увеличена от случайно преминаващ МАСНО.
Това било едно старателно претърсване за слабо блещукане,
идващо от нещо, което би могло и да не съществува.
Това е точно преди пиковата яркост. Тя все още изпъква пред останалите звезди.
Нашият експеримент е направил повече измервания на яркостта на отделни звезди,
отколкото е събрала цялата натрупана история на астрономията,
а ние отсяваме всички тези записи, за да открием единствения от милион пъти,
когато една звезда става по-ярка в резултат на МАСНО,
преминаващ покрай видимата линия между нас и звездата.
Часове на търпеливо наблюдение, месеци в класифициране на данни...
Много неща зависели от едно предположение.
Две години след началото на експеримента,
преглеждахме данните, търсехме начини да ги анализираме
и за голяма наша изненада, открихме точно това, което смятахме, че търсим,
видяхме звезда да става по-ярка,
а после отново да избледнява по абсолютно същия начин,
предсказан от общата теория на относителността.
Добре, изглежда това определено съответства съвсем точно.
Лесно е да се нарисува една хубава крива.
Нашият експеримент е открил неизвестен дотогава галактически компонент.
Резултатът е смайващ.
Крис Стъбс го потвърдил. Тъмната материя не е измислица.
Тя действително е някъде там. Но загадката си остава.
За да се поддържа бързото въртене на звездите,
Вера Рубин открила, че е нужна много тъмна материя.
Изглежда няма достатъчно МАСНО,
за да се осъществи такова колосално гравитационно притегляне.
Най-простата гледна точка е, че МАСНО са обикновена материя,
изградена от същия материал, който се среща и в звездите.
Тя просто не е завършила в звездите.
Смятаме, че вече знаем точно колко обикновена материя
има във Вселената, а тя не е достатъчно,
за да реши проблема с тъмната материя във Вселената.
Трябва да открием нещо друго,
което да има връзка с повечето тъмна материя.
МАСНО били големи, а защо да не опитат с нещо малко?
Един от кандидатите била добре известна частица, неутриното.
То се създава при експлозиите на атомни бомби,
следователно е било създадено и в експлозията на Големия взрив.
Ако то има малко собствена маса, би могло да бъде тъмната материя,
или би могло да бъде една от екзотичните частици,
чието съществуване било предсказано от теорията,
но които можели да бъдат много трудни за реално откриване.
Може би те действително са някъде там,
безмълвно извайвайки еволюцията на Вселената.
Професор Карлос Френк смята, че малките неща могат да имат могъщо влияние,
в случая с неутрино и в случая със сина му Дейвид.
Френк:Смятам, че има тясна взаимовръзка между еволюцията
на най-големите известни системи, каквато е Вселената,
и еволюцията на биологичната система, като един човек или като сина ми.
Често си задавам въпроса кои са факторите,
които ще повлияят на развитието на сина ми,
дали ще бъде физик или учен, дали ще бъде музикант или ще бъде нещо друго.
Не разбирам твърде добре кои са силите,
които ще го тласнат в една или друга посока.
Вселената, обаче, е по-просто устроена, защото по-голямата загадка за нас
са законите, които управляват еволюцията на Вселената.
Френк е решил да реконструира пътя,
по който младата Вселена е еволюирала във Вселената, която познаваме днес.
Най-решаващото парченце от мозайката
е и най-трудно достъпното- ролята на тъмната материя.
Класът по природни науки на Дейвид разчита на модели.
Съдбата на търсещия ум е да търси конкретното,
да изгражда образи на понятията, които не можем да си представим.
Така стоят нещата и за бащата на Дейвид.
Френк експериментира с компютърни модели
на Вселената, невидима в по-голямата си част,
от стихийното й раждане до богатата комплексност, която познаваме днес.
Но моделът му ще проработи само ако въведе в програмата
точните характеристики на тъмната материя.
Всяко пресъздаване той започва от секундата след Големия взрив.
Преди това време Вселената представлявала един космически бульон
от елементарни частици и радиация.
Нищо друго не можело да съществува в мъглата на тази изключителна горещина.
Но после, след около 100 секунди,
Вселената леко се охладила до около 10 милиарда градуса,
но тази температура вече била достатъчно ниска,
за да започнат реакции на термоядрен синтез.
В този критичен момент, според сценария на Френк,
една загадъчна група частици се освободила от общата маса.
Много преди появата на звездите и галактиките
те се събирали на огромни купове от тъмна материя.
Тези огромни агрегати упражнявали мощно гравитационно притегляне
върху останалата обикновена материя.
С нарастването на тъмната империя заедно с разширяващата се Вселена
тя разпростирала влиянието си над все повече обикновена материя,
като в резултат от това се родили звездите.
Постепенно един милиард години след Големия взрив
звездните струпвания се събрали, за да образуват първите галактики.
Историята на Френк била епична.
Той изградил рамките й до началото на 80-те години на 20-ти век,
но липсвала една решаваща съставка: Какво представлявала тъмната материя?
Идеята, която се оформила по онова време, била, че тъмната материя
би могла да се състои от малки елементарни частици, наречени неутрино.
Възможно ли било този малък отломък от Големия взрив
да изиграе ролята на тъмната материя в неговия модел?
Това бе една много нашумяла, дори модна идея в онези дни
и тя бе първото конкретно предположение, което имахме,
за естеството на тъмната материя, и това бе много съществено.
Някои казваха...Много съществена идея, която според тях отбелязваше
началото на една революция в начина, по който изучаваме Вселената,
тъй като за първи път хипотезата за неутрино
осигуряваше конкретна отправна точка, която можехме да проучим недвусмислено
чрез инструментариума на еволюционната космология.
Неутрино се носят през Вселената практически със скоростта на светлината.
Всяка секунда около 100 трилиона преминават през тялото ви.
Тези малки частици изпълват Вселената, те са навсякъде,
преминават през всякакви бариери и затова са почти неуловими.
За физиците на частиците няма по-изкусително предизвикателство.
Тяхната цел е да открият дали неутрино имат маса.
Без маса те не биха имали гравитационен ефект
и не биха могли да се кандидатират за тъмна материя.
В северна Франция Ив Декле си е поставил амбициозната задача да улови неутрино.
Декле:Когато подготвяте стръвта, когато сте приготвили детектора,
когато капанът ви е готов, трябва да го заложите на правилното място,
затова трябва да отидете там, където смятате, че ще откриете неутрино,
където ще можете да извадите риба от реката.
А след това трябва не само да чакате, а и да работите
и ще видите какъв ще бъде резултатът.
Ще видите колко неутрино, колко риба ще извадите от реката.
Най-доброто място за хвърляне на въдица вече е известно.
Неутрино се създават там, където има радиоактивен разпад.
Двата процеса се управляват от физиката на ядрените реакции.
Фред Райнес е работил над атомната бомба, а после станал първият ловец на неутрино.
Той смятал, че е възможно да се види проблясъка на светлина,
създаван от въвеждането на неутрино в някакъв воден детектор,
когато имате бомбена експлозия, и да установите този проблясък
спрямо естественото фоново обкръжение.
Но да се извърши подобен експеримент близо до ядрена бомба било много трудно.
Райнес трябвало да измести експериментите си
край по-безопасен източник на неутрино - атомна електроцентрала.
През 1956 той първи уловил неутрино.
Постижението му донесло Нобелова награда.
Но Райнес не могъл да установи дали неутрино имат някаква маса.
Това предизвикателство се паднало на Ив Декле.
Както и Райнес той ще разположи малката си засада
във вътрешността на една гигантска пещ.
До една атомна електроцентрала има подземен бункер,
заслонен от земята от интерференцията на космическите лъчи.
Трябва да бъдете на правилното място,
много силен източник на неутрино, за да можете
да видите някакво взаимодействие на тези неутрино.
А също така трябва да изолирате детектора си от фона.
Когато установите наличието на нискоенергийни неутрино,
основният фон идва от небето, от космическите лъчи,
затова трябва да разположите детектора си възможно най-дълбоко под земята.
В този експеримент искаме да видим дали природата на неутрино
се променя между източника на неутрино и отдалечения на един километър детектор.
Ако природата на неутрино се променя през този изминат километър,
ще демонстрираме, можем да докажем, че това е свързано
с наличието на маса у неутриното.
Това е малко сложно за изчисляване, но системата е много, много проста.
Неутрино по дефиниция трябва да има маса,
ако преминава през някаква доловима трансформация.
Декле и екипът му вече са направили
преброяване на неутрино в близост до реактора.
Сега те искат да проведат сравнително преброяване тук,
на един километър разстояние.
Можете да видите... Не, мина твърде бързо. Две събития много отдалечени едно от друго.
Те искат да проверят дали има по-малко
от вида неутрино, които са отмерили по-близо до реактора.
Останалите ще са преминали през уличаващата трансформация,
докато изминават това разстояние, доказвайки, че частиците притежават маса.
Това може да отнеме години, но Ив е упорит.
Това е наистина важно за физиката на частиците,
а също и за космологията и астрофизиката.
Един от най-добрите кандидати за тъмна материя,
за липсващата материя във Вселената, е неутриното, ако има маса,
дори и масата на неутриното да е съвсем малка, много, много, много малка...,
тъй като Вселената е изпълнена с много неутрино, идващи от ранната Вселена,
от първите три секунди на Вселената.
В същото време Карлос Френк не стоял бездеен.
Той продължавал да изковава компютърната си възстановка на Сътворението.
Той изходил от предположението, че неутрино имат маса,
за да види какъв би бил видът на Вселената в този случай.
И така, ние програмирахме компютъра си да следва еволюцията на Вселената,
в която тъмната материя е изградена от масивни неутрино.
Целта беше да се създаде в компютъра
една изкуствена Вселена, която да сравним с истинската.
Програмирахме компютъра и го оставихме да работи по Коледа,
а когато се върнахме, видяхме първите карти, генерирани от компютъра.
Тук имаме една разпознаваема Вселена, една достоверна Вселена,
нещо, което е създало галактики и галактически купове,
нещо, което може да се конкурира с реалната Вселена.
Обзе ни огромно въодушевление, смятахме, че сме разгадали
това, което тогава вече беше и за съжаление и днес продължава да бъде
основният нерешен проблем на космологията.
Това беше чувство, което изпитваш веднъж в живота си,
когато вярваш, че си се натъкнал на нещо грандиозно.
Но това бяха първите ни впечатления.
Чувството било мимолетно.
Френк бил толкова въодушевен, от сътворената компютърна Вселена,
че първоначално не забелязал един фатален недостатък.
Погледнат по-внимателно, неговият модел на Сътворението
не приличал чак толкова на действителността.
А това беше много обезкуражаващо.
За известно време, няколко седмици може би, смятахме,
че наистина сме открили ключа към Вселената, но той се изпари
и това бе един период на горчиво разочарование.
Провалът може да даде ценни уроци.
Постоянството може да доведе до резултати.
Френк не възнамерявал да се предава.
Парадоксално е, че можем да разберем Вселената
по-добре, отколкото можем да разберем една мъничка частица.
Синът ми е едно незначително петънце в гигантската Вселена
и все пак, аз мога да разбера Вселената по-добре,
отколкото мога да разбера сина си.
Често ми се струва, че имам голям късмет, че съм физик, а не биолог или психолог.
На тях им е много по-трудно, отколкото на нас,
защото ние работим със системи, които по същество са прости.
Биолозите и психолозите се занимават с много по-сложния
и донякъде магически свят на човеците, които в основата си са непредсказуеми.
Физиците на елементарните частици предложили изумителна алтернатива
за заместване на неутрино с изцяло хипотетичен компонент.
Френк го нарекъл "студена тъмна материя".
Неговата дълга борба с неутрино не се увенчала с победа,
но той научил много в процеса.
Сега може би практиката щяла да направи модела му съвършен.
Следващата ни стъпка бе да променим отправното си предположение
и да приемем, че тъмната материя се състои от студена тъмна материя.
Трябва да призная, че бяхме много скептично настроени,
когато започнахме този проект. Дотогава вече ни бяха поомръзнали
физиците, които се опитваха да кажат на нас, астрономите,
от какво е направена нашата Вселена. Те би трябвало да работят над нещо друго,
те нямат право да ни казват от какво е направена Вселената ни.
Затова първоначалният ни подход бе съвсем откровено циничен...
Ние започнахме с идеята да поставим физиците на мястото им.
Ние отхвърлихме неутриното.
Хайде сега да отхвърлим и студената тъмна материя
и да се отървем от тези досадници, за да могат да си работят с акселераторите,
а ние да продължим опитите си да разберем как се формират галактиките.
Стана така, че тази студена тъмна материя се оказа
много по-богата и интересна отколкото бихме могли да очакваме.
Новият модел на Френк най-после работи, но има една уловка.
Той се основава на една измислена частица,
един символ, набран на клавиатурата.
Съществува ли студената тъмна материя?
Тежестта да осигурят доказателства пада върху експериментаторите,
които сега трябва да открият тези частици.
А докато това не стане,
не можем да сме ни най-малко сигурни, че теорията е правилна.
Но ако те успеят, това наистина ще бъде изключително постижение.
Не смятам, че ще преувелича, ако кажа, че ако тъмната материя
се окаже някаква екзотична елементарна частица,
това наистина ще влезе в историята
като едно от най-великите научни открития на всички времена.
Фактите предполагат, че по-голямата част от Вселената
е изградена от нещо, което никой не е виждал.
Но поради самата й природа,
студената тъмна материя трябва да е трудно откриваема.
Откриването на начин това да се осъществи
е една от най-трудните задачи на физиката днес.
Сега, в търсене на частица, която е невидима,
разполагайки само с чисти догадки, които да потвърдят съществуването й,
екип от учени е дошъл в миньорската провинция на Северна Англия.
Предвожда ги Нийл Спуунър.
Поразително е, че в края на 20-ти век всъщност не знаем
от какво се състои по-голямата част от Вселената...
Не 90%, може би дори 99% ...
А това някак си ни поставя като човешки същества
в някаква перспектива, че ние,
че Земята не е център на Слънчевата система и т.н.
и че може би дори не сме единствените живи същества.
Ние дори не сме изградени от най-разпространената материя,
ние не сме типичната разпространена материя,
тъмната материя, която всъщност не знаем какво представлява.
Първото предизвикателство за Спуунър
било да открие начин да зърне частиците, които преследвал.
Както и при неутриното,
търсенето на студена тъмна материя трябвало да се проведе под земята,
извън обсега на космическите лъчи.
Екипът му се разполага нашироко и надълбоко, за да открие тъмна материя.
По някаква случайност баща ми е минен инженер по професия.
Попитах го коя е най-дълбоката мина във Великобритания,
наивно очаквайки да е някоя въглищна мина, което би било
безполезно за нас, защото щеше да бъде прекалено трудно
да работим във въглищна мина от гледна точка на безопасността.
Когато я намери, обаче, се оказа,
че това е Булби, която е солна мина и бе идеална за целта.
Мината Булби е най-дълбоката не само във Великобритания, а и в цяла Европа.
Елеваторът се спуска в земята цели пет дълги минути,
гмурвайки се на 1.5 км под повърхността на земята.
При тази дълбочина въздухът е с 18 градуса по-горещ,
отколкото на повърхността, и е изпълнен с прахоляк.
Разполагането на деликатна екипировка, която да устои на корозионните условия
било обезкуражаваща перспектива.
Това е технологична борба, да се опитваш да работиш дълбоко под земята
в солната мина, която е среда, която...
Тук става въпрос за много сложна електроника,
която трябва да се поддържа чиста.
А да се опитваш да постигнеш това в мина е много, много трудно.
Дълбоко под земята е трудно да се различат местните хора,
работещи с кирки и лопати,
от физиците на елементарните частици, търсещи материя.
Всички питат "Намерихте ли вече?",
а ние отговаряме "Още не, но работим по въпроса."
Въпреки че тъмната материя може да заема 99% от Вселената,
частиците, които търсят Спуунър и екипът му, са неуловими.
Не случайно са ги нарекли "Слабо Взаимодействащи Масивни Частици",
или "WIMP".
Те кротко избягват контакт с всичко останало.
Тези частици са неутрални. Те нямат заряд.
Тяхното взаимодействие е като ефекта на билярдната топка,
ако си взаимодействат, което почти не правят.
Но когато го направят, те просто удрят някой атом, който отскача.
Това, което търсим всъщност, са тези малки отскоци на атомите.
Говоря за много малки разстояния от порядъка на една хилядна от милиметъра.
Когато този атом отскочи, той излъчва някаква енергия,
в нашия случай, светлина.
А ние трябва да открием тази светлина.
Това мъждукане би било толкова слабо и мимолетно,
че и най-слабата радиация от околните скали ще го замаскира.
Затова детекторът е допълнително изолиран от 200 тона дестилирана вода.
Намираме се на километър под земята, т.е. отървали сме се от космическите лъчи,
освен това сме във водата, за да изключим това, което идва от стените,
и накрая, имаме този наш детектор в средата, стоящ и чакащ WIMP.
Нашият детектор бе обикновен кристал,
който излъчва малки искри светлина, когато бъде ударен от частица.
Ние трябва да увеличим тази светлина, защото е прекалено слаба.
Използваме този уред, наречен фотомултипликатор,
който преобразува светлината в електрони.
После те се размножават и получавате... за всеки, който влезе,
получавате около милион, които излизат.
Това осигурява един добър силен сигнал, който може да се измери и запише.
През последните година-две постигнахме значителен напредък.
Ние усъвършенствахме детекторите си, които сега са около 50 пъти по-чувствителни от всички предишни.
Но все още трябва да постигнем около стократно подобрение.
Ако успеем да го направим,
тогава вече би трябвало да ги видим или да не ги видим.
Ако ги видим, очевидно ще бъде много вълнуващо защото може би ще сме открили
какво е тъмната материя или какво е повечето тъмна материя.
Ако не ги видим, това също би било вълнуващо,
защото все нещо трябва да има и ако това не са WIMP, може би не са и МАСНО,
и може би неутрино нямат маса. Ние не знаем, но все нещо трябва да бъде.
Това ще задълбочи загадката.
Ако и когато тъмната материя...
или по-добре да кажа, когато тъмната материя бъде открита,
защото въпросът не е дали тъмната материя ще бъде открита, тя ще бъде открита.
Това мога да кажа с абсолютна сигурност...
Е, доколкото един учен може да бъде сигурен в нещо.
Но когато тъмната материя бъде открита,
според мен цялата мозайка на Вселената, ще си дойде на мястото.
Ще разберем не само защо Вселената ни изглежда точно така,
ще разберем защо има галактики, как са се появили те, защо има планети,
защо има звезди, но също ще разберем и каква ще бъде съдбата на нашата Вселена.
Има две възможности.
Ако има само малко количество тъмна материя,
Вселената ще продължи да се разширява вечно,
ще става все по-студена и все по-пуста.
От друга страна, ако има много тъмна материя,
гравитацията ще забави разширяването на Вселената
и постепенно ще го спре.
После Вселената ще започне да се свива
и ще завърши с Голям срив, като Големия взрив, но наобратно.
От това, което знаем засега, възможни са и двата варианта.
Ако трябваше да се обзаложа, знам кой вариант бих подкрепил.
Но как да си прибера печалбата след Големия срив?
По който и път да върви Вселената,
нейната еволюция се влияе от тъмната материя именно сега.
Преди още да сме открили от какво е направена,
някои астрономи са започнали да картографират ефектите й.
Основното предизвикателство при картографирането на Вселената е, че трябва да се изпълни триизмерно.
А хората са се усъвършенствали в създаването на двуизмерни карти.
Трудното е да се получи това трето измерение,
да си го втълпим в главата, да можем да затворим очи
и да виждаме света около нас в три измерения.
Трудно е, но е забавно.
Затова смятам, че трябва да разположим нещата, като екваторът е тук долу.
Когато започнахме картографирането, то беше съвсем, съвсем примитивно.
Знаеше се, че има купове тук и няколко там и т.н.
Малко наподобяваше когато Стенли отишъл в тъмната Африка.
Той знаел, къде е река Конго, може би и Нил, но не знаел почти нищо повече.
Изглежда е ето там.
Изследвайки собствения си тъмен континент,
Сандра Фейбър прекарала години в картографиране на непознат терен.
Нейните картографски техники коренно преобърнали
възприятието ни за Вселената и размислите ни за бъдещето й.
Тук ще видим три отрязъка от Вселената.
На тази диаграма Земята е тук долу, ето в тази точка.
Сега виждаме първия отрязък, показан ето така.
Всяка черна точица е галактика.
Това е взето от южното полукълбо, а сега виждаме третия отрязък тук горе.
Интересното в тези карти е,
че галактиките не са равномерно разпръснати в пространството.
Вместо това, виждаме, че има тенденция те да се скупчват
около тези стени. Някои ги наричат сапунени мехури.
Вътрешността на тези пространства се наричат празнини.
Те са относително празни откъм галактики.
И, разбира се, цялата тази структура се разширява заедно с Вселената.
И така, въпросът, разбира се, е
защо галактиките оформят тази красива широкомащабна структура?
Нюхът на Сандра й подсказва, че тази структура
е била създадена под невидимото въздействие на тъмната материя.
Тя решава да го докаже чрез най-мощните телескопи в света.
Наблюдението е почти мистичен акт.
То ме свързва с останалата част от Вселената.
Седейки тук, приемайки тези фотони,
си представям как се проектирам обратно по същия път
и по някакъв начин, колкото и налудничаво да звучи,
осъществявам комуникация и духовна връзка с мястото, откъдето идват.
Често си мисля дали там някой не гледа към мен,
питам се дали техният телескоп е по-голям от моя.
Дори чрез най-мощните инструменти
галактиките, които са на разстояние милиони и милиарди светлинни години,
изглеждат като мънички петънца.
А работата на Фейбър изисква изключително прецизни измервания
дори на тези далечни галактики.
Детекторите на телескопите са толкова чувствителни,
че преди всяка процедура трябва да се охлаждат с течен азот.
При над 300 градуса под нулата самите им атоми се укротяват.
След като сме проверили всичко, влизаме в контролното помещение извън купола.
Отдавна са отминали дните на мръзнене на студа. Това вече не се прави.
Ние насочваме телескопа и сядаме там, чакаме и правим експозиции.
А! Значи това е следващото ни наблюдение.
Коя беше тази галактика?
Това беше НГЦ-5813.
5813, добре.
Сандра и колегите й са разработили картографска техника
за определяне на ролята, която играе тъмната материя в архитектурата на Вселената.
Няма съмнение, че тъмната материя управлява движението на отделните звезди.
Въпросът сега е как тя направлява пътищата на цели галактики,
докато се носят из космоса.
Малко по малко данните се натрупват
в едно величаво предсказание за съдбата на нашата галактика.
Внезапно ни осени идеята, че, ако направим диаграма на движенията на галактиките,
един огромен район от космоса, включващ и нас,
се движи почти паралелно, като огромна галактическа река,
с главоломната скорост от 600 километра в секунда,
а това бе нещо съвсем ново за нас. Това наистина ни порази.
Ние си казвахме, какво открихме? Това е наистина забележително.
После разгледахме проучването си в детайли и видяхме,
че всъщност там отвъд, накъдето тече тази огромна река,
имаше една гигантска структура, която по-късно нарекохме
"Огромният Притегач". (THE GREAT ATTRACTOR)
Оказа се, че това е един много, много голям свръхкуп,
свръх-свръхкуп от галактики, а ние се движим към него поради гравитацията.
Тя притегля всички ни навътре. И след около 50 или 100 милиарда години
нашата галактика ще бъде една от няколко хиляди в орбита
в огромния свръхкуп, наречен Огромният Притегач.
Една зашеметяваща сила, произхождаща от огромна концентрация на материя,
позната и непозната, неумолимо ни издърпва през междугалактическото пространство.
Съдбата на Вселената се определя от широко разпростряната тъмна материя,
от един космически фантом, теглещ галактиките към себе си
в купове и свръхкупове, превръщайки огромни пространства в празни бездни.
Начинът, по който тъмната материя скупчва
ще повлияе именно формирането на галактиките
и формирането на свръхкуповете, празнините, стените и т.н.
Тъмната материя е ключът.
Тя контролира движението на всичко останало.
Тя кара галактиките да се образуват.
Тя кара широкомащабната структура да се формира. Тя управлява всичко.
Все още можем само да тънем в догадки какви изненади ни готви тъмната материя.
Изглежда не всички велики умове мислят еднакво по въпроса.
Сега изглежда сякаш във Вселената няма достатъчно материя,
която да забави разширяването.
Ако сега трябваше да се обзаложим, вероятно бихме заложили на вечното разширяване на Вселената.
Това е запленяваща идея.
Ако Вселената се разширява вечно, какво ще стане с нея, когато изстине напълно?
Звездите постепенно изразходват всичкия газ в галактиките.
След време той ще бъде напълно изчерпан.
Тези звезди ще горят, ще изразходват горивото си и ще загинат,
ще се превърнат в студени мъртви останки, бели джуджета, някои може би ще се превърнат в черни дупки.
Галактиките ще се сливат в по-големи структури,
но ще стават все по-бледи, тъй като звездите им ще загиват.
Накрая самата материя, от която са изградени звездите,
протоните, неутроните и т.н. ще се разпадне.
И може би в крайното си състояние Вселената
няма да има никаква материя, едно море от елементарни частици,
мъртви фотони и нищо повече.
И алтернативата на Големия срив не е много по-добра.
Преди няколко години, докато изнасях лекция,
бях помолен да не споменавам за края на Вселената,
за да не предизвикам срив на стоковия пазар.
Мога да уверя разтревожените инвеститори,
че и при двата варианта Вселената ще бъде обитаема още много милиарди години.
Краят може би приближава, но не точно сега.
За да научите повече за Вселената на Стивън Хокинг,
посетете PBS-online на интернет адреса, изписан на екрана ви.
http://kolibka.com/ http://delta.arenabg.com/