Автор: Валерий Юрьевич Чумаков
Смертоносное любопытство
Знаменитый советский академик, лауреат всевозможных премий, Герой труда, один из главных специалистов по проблемам управляемого термоядерного синтеза Лев Арцимович определил науку как «уникальную возможность удовлетворения собственного любопытства за государственный счет».
Думаю, что древнекитайский химик, растирая в каменной чашке смесь из селитры, серы и древесного угля, вовсе не собирался умирать. Возможно, он даже остался жив после того, как особо сильно стукнул ступкой по получившемуся пороху. Может, даже не сильно покалечился. Это было ценой за удовлетворенное любопытство. Причем любопытство то было настолько бескорыстным, что история не оставила и имени этого гения.
Зато в истории осталось имя Альфреда Нобеля. Ценой его любопытства стали жизни младшего и любимого брата Эмиля и пятерых случайных прохожих, оказавшихся недалеко от дома, в котором он создавал свой динамит. В лаборатории рвануло в момент, когда Альфреда там не было. Рвануло так, что от помещения почти ничего не осталось, а живший рядом престарелый отец ученого, Эмануэль Нобель, получил сильнейшую контузию и сошел с ума.
Само собой разумеется, у Альфреда Нобеля, вооруженного работами предшествовавших ученых, возможностей по уничтожению человечества было значительно больше, чем у древнего китайца. И чем дальше, тем этих возможностей у ученых прибавляется. Как знать, что было бы сейчас на месте Рима, если бы реакция ядерного распада была бы чуть проще, а у Энрико Ферми, которого интересовали бета-распад и нейтронное облучение, — получилось.
Правда, Энрико был весьма осторожным ученым. Это он впервые высказал «сумасшедшую» идею о том, что ядерный взрыв может привести к синтезу из дейтерия [8 – Изотоп водорода, ядро которого кроме протона содержит еще и нейтрон; другое название — тяжелый водород.] (если он будет присутствовать в зоне взрыва в необходимом количестве) атомов гелия, а это способно породить значительно более мощный термоядерный взрыв. Задание опровергнуть «такую чепуху» было дано двум не менее серьезным, чем Ферми, физикам — Эдварду Теллеру и Эмилю Конопински. Они засели за работу посчитали и выдали ответ: то, что сказал Ферми, вполне возможно. Теллера расчеты увлекли настолько, что позже именно он возглавил американский проект по созданию водородной (термоядерной) бомбы.
Результаты проверки тогда насторожили ученых, и они задались вопросом: а не вызовет ли мощный ядерный взрыв, скажем, в океане, грандиозный термоядерный взрыв всей планеты. Ведь дейтерия в нем содержится не так и мало — в кубометре воды примерно 20 граммов. К счастью, расчеты показали, что такой концентрации для начала цепной термоядерной реакции будет недостаточно. Но ученые-скептики не успокоились и задали новый вопрос, еще более серьезный: а не приведет ли мощный ядерный или термоядерный взрыв в атмосфере к цепной реакции синтеза азота. Проще говоря, а не вспыхнет ли при взрыве вся атмосфера так, как вспыхивают пары бензина, если в них чиркнуть спичкой. Просчитать вероятность такого исхода доверили все тем же Теллеру и Конопински. Скоро на свет появился доклад ЬЛ-602 (ЬЛ — Лос-Анджелес, ибо считали ученые именно в этом городе), в котором на 22 страницах подробно, с расчетами и графиками, было объяснено, что вероятность подобного развития событий крайне мала. Наша атмосфера — слишком разреженная для того, чтобы произвести цепную реакцию. Тут как с дорожкой из костяшек домино: они будут падать цепочкой только в том случае, если одна костяшка при падении дотянется до другой. Если расстояние между ними больше — цепочки падений не получится. Так вот, расстояние между атомами в нашей атмосфере слишком велико.
В конце своего доклада ученые приписали: «Однако существует возможность того, что в атмосфере могут возникнуть другие, более простые виды горения… Сложность аргументации и отсутствие удовлетворительных экспериментальных данных делают дальнейшую работу по этому вопросу крайне желательной».
Конечно, никакой дополнительной работы по тому вопросу уже не проводилось. Риск, что при испытании первого ядерного заряда атмосфера все-таки рванет, оценивался некоторыми учеными так: 1: 3 000 000. Это даже несколько больше, чем шанс выиграть по лотерейному билету миллион долларов. Но ведь кто-то же его выигрывает, этот миллион, для кого-то шанс выпадает.
Доклад LA-602 был засекречен и пролежал в архивах полстолетия. Потом человечество узнало о том, какой опасности оно подвергалось 16 июля 1945 года, когда на полигоне в штате Нью-Мексико (США) была взорвана первая в истории атомная бомба.
В 1999 году, когда в Брукхейвенской национальной лаборатории (Аптон, штат Нью-Йорк, США) готовился к запуску релятивистский коллайдер («сталкиватель») тяжелых ионов RHIC, скрыть от общественности тревогу ученых было уже невозможно. Тогда, 10 лет назад, Уолтер Вагнер опубликовал в «Scientific American» статью, в которой напугал всех возможностью образования в коллайдере микроскопической черной дыры, которая начнет пожирать нашу планету и — сожрет ее.
Вполне возможно, что человек уже не раз создавал микроскопические черные дыры. Теоретически предсказано, что они могут возникать в результате ядерной или термоядерной реакции. В эпицентре ядерного взрыва, например. Такие дыры назвали «квантовыми». Однако для людей они не опасны — вылетают из этого взрыва с околосветовыми скоростями и просто протыкают Землю за долю секунды, не нанося ей никакого урона.
Другое дело — черная дыра, которая может возникнуть в коллайдере. Тут ее скорость может быть значительно меньше, вплоть до нулевой. И если такая дыра возникнет, она сразу провалится в Землю — пролетит к центру планеты, где после нескольких колебательных движений успокоится. Но она начнет подъедать падающую на нее материю, причем этот процесс будет ускоряться по мере роста массы дыры. И вот тут есть несколько вариантов. В оптимистическом варианте, процесс пожирания может занять несколько миллиардов лет. В этом случае Землю сначала поглотит раздувшееся до размеров красного гиганта Солнце. А уже потом дыра съест и планету, и звезду — и на этом успокоится. Если наша Вселенная имеет два скрытых измерения, то, по расчетам ученых, процесс поглощения растянется на еще больший срок. Однако, скорее всего, такое скрытое измерение — одно, а значит, по тем же расчетам, дыра сожрет Землю за 27 лет.
По последнему сценарию, примерно через 15 лет после начала процесса Земля начнет заметно разогреваться, потому что когда черная дыра интенсивно поглощает вещество, часть его — около половины — излучается в виде энергии, и эта энергия будет все больше подогревать нашу планету. На Земле начнется бурная вулканическая деятельность, атмосфера затянется тучами и станет непригодной для дыхания. Так что до самого грандиозного коллапса мы уже не доживем.
Развенчать страшилку взялся сотрудник Института перспективных исследований (Принстон, Нью-Джерси, США) Франк Вильчек. Основным его доводом было то, что дыра, если она возникнет, должна исчезнуть почти сразу после возникновения. Ибо еще в 1975 году знаменитый английский физик-теоретик Стивен Хокинг рассчитал, что черная дыра не только поглощает, но и излучает — тем интенсивнее, чем меньше ее масса. Проще говоря, микроскопическая черная дыра должна испариться сразу по образовании, за 10–80 секунды. Хотя это только расчеты, а на практике процесса Хокинга никто не наблюдал. Но и опровергнуть его теоретические построения пока никто не смог, так что выглядят они очень убедительно.
Вильчек выдвинул другую гипотезу, по его мнению — более реальную. Вспомним: вещество состоит из молекул, молекулы — из атомов, атомы — из элементарных частиц, частицы — из кварков, а кварки тоже наверняка из чего-то состоят, но мы еще так глубоко не копнули. Сейчас нам известно шесть видов кварков. Лирически настроенные ученые разделили их на три «поколения» и виды назвали «ароматами» (совершенно произвольно, без всяких объяснений), которые получили следующие имена: «нижний» и «верхний» (1-е поколение), «странный» и «очарованный» (2-е поколение), «прелестный» и «истинный» (3-е поколение).
При соударении на коллайдере или на любом другом ускорителе заряженных частиц (циклотроне, бетатроне, фазотроне и т. д.) электроны, протоны и прочие элементарки распадаются на кварки, из которых «лепятся» новые частицы. Просчитано, что в результате может получиться стабильная частица, состоящая из легких верхних и нижних и тяжелых странных кварков. На Западе ученые назвали такую комбинацию strangelet («странная капля»). Исходя из этого буквального термина российский астроном Сергей Попов придумал русский термин — страпля или страпелька. Название прижилось. По сравнению с обычной материей, собранная из страпель «странная материя» находится в энергетически более выгодном положении (как положенная на стол костяшка домино находится в более энергетически выгодном положении, чем поставленная на ребро). Некоторые ученые предполагают, что из странной материи состоят нейтронные звезды. Другие считают, что именно она и составляет ту самую «темную материю», которой во Вселенной в пять раз больше, чем обычной, но которую мы никак не можем разглядеть.
Если в результате коллайдерной переборки будет создана стабильная отрицательно заряженная страпля, а никаких препятствий для этого пока не найдено, далее события могут развиваться так. При ее столкновении с обычной частицей последняя тоже превратится в страплю (как если толкнуть стоячую доминошину, она превратится в энергетически более выгодную лежачую), при этом выделится неслабая энергия. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока вокруг не останется нормальных частиц. То есть произойдет взрыв наподобие сверхновой, после чего на месте нашей планеты останется либо нейтронная звезда, либо темноматерчатая планета, либо еще что-то такое, что и предположить пока сложно. Наблюдать последствия появления страпли люди уже не смогут. Возможно, это удастся экипажу МКС, да и то вряд ли.
Следом за Вильчеком подтянулись и другие «горевестники», предложившие свои варианты возможного «коллайдерно-го самоубийства» человечества.
Если вы думаете, что вакуум — это пустота, вы не совсем правы, а с точки зрения физиков, совсем не правы, ибо физический вакуум — это сложнейшая система множества взаимодействующих полей. В идеальном случае вакуум должен иметь нулевой энергетический уровень. Однако сейчас большинство ученых считают, что наш вакуум энергетически насыщен. Его даже назвали «ложным». Существуют расчеты, говорящие о том, что в объеме вакуума, равном обычной электрической лампочке, содержится столько энергии, что ею можно вскипятить Мировой океан. Остается только догадаться, как этой энергией воспользоваться[9 – Одним из косвенных доказательств ложности нашего вакуума является «темная энергия», наличие которой наряду с «темной материей» было доказано в конце прошлого века. На нее приходится 75 % массы Вселенной. Согласно одной из гипотез, именно она и является той самой энергией нашей «пустоты».].
Но если энергия нашего вакуума находится не на нулевом уровне, значит, его можно «спихнуть» на уровень ниже. Как в случае с горным озером: оно может спокойно плескаться на высоте в несколько тысяч метров, пока мы не взорвем сдерживающий его барьер; после этого вода стремительным потоком понесется вниз, к более выгодному для себя состоянию с меньшей потенциальной энергией, выделяя по пути энергию, которая разрушит на своем пути все, на что хватит мощности.
Ничто не говорит о том, что в коллайдере может образоваться пузырек вакуума, менее энергетически насыщенного, чем наш (более «идеального», чем наш), но ничто не говорит и об обратном. Ученые вообще затрудняются точно сказать, что может в нем образоваться. Говорят: сталкиваем два пучка и смотрим, что получается в результате. Если вдруг в нем этот пузырек возникнет, он начнет расти со скоростью света, высвобождая при этом энергию и порождая новый вакуум, а с ним — новое пространство, новый мир, с новыми законами и новыми параметрами. Вполне возможно, что именно так родился наш мир, сменив собой прежний, уничтоженный миллиарды лет назад любопытными учеными.
Все знают, что у магнита есть два полюса. А можно ли получить магнит с одним полюсом? Над этим вопросом ученые бьются до сих пор. Теоретически ничто в физике пока не противоречит возможности существования «монополей» (частиц с одним полюсом, из которых и может состоять однополярный магнит). Более того, в первой половине прошлого века знаменитый английский физик, нобелевский лауреат 1933 года Поль Адриен Морис Дирак заметил: предположив, что такие монополя реально существуют, мы сможем легко и просто решить сложную задачу о том, почему все заряды в природе кратны заряду электрона. Однако все попытки найти этот монополь так ни к чему и не привели, хотя ученые искали его и в магнитных рудах, и в метеоритах, и в лунных камнях. Его следы пытались засечь, используя специальные подземные детекторы. Несколько раз исследователям во время различных экспериментов вроде как удалось обнаружить легкие монополи то в космических лучах, то в сверхпроводниках, но повторить эти эксперименты никому не удалось.
Может, это и к лучшему: если удастся создать тяжелый монополь, радоваться этому нам уже не придется. Ибо такой монополь будет, согласно расчетам, обладать высочайшим ионизирующим потенциалом. Это приведет к тому, что протоны и нейтроны в его присутствии будут распадаться на более легкие частицы. И распад будет сопровождаться выбросом энергии, проще говоря — взрывом. Этот взрыв будет продолжаться до тех пор, пока вокруг монополя не останется ни одного протона, то есть до полного раскола материи Земли на элементарные частицы.
Критики данной теории говорят, что стабильный магнитный монополь должен быть весьма тяжелой частицей, чтобы стать опасным. И у современных ускорителей просто не хватит мощности на их создание. На что сторонники теории отвечают: поскольку нам не совсем ясна вообще природа монополя, мы не можем уверенно утверждать, какие мощности достаточны для его производства. Как знать, возможно, столкновение каких-нибудь тяжелых диполей вроде протона и ипсилона породит тот самый тяжелый монополь, которого мы так и боимся. Такой вариант рассматривается даже в отчетах по безопасности главного пока на земле центра по проведению подобных экспериментов — CERN (фр. Conseil europeen pour la recherche nucleaire — «Европейский центр ядерных исследований», ЦЕРН). Ученые успокаивают общественность, уверяя, что даже если такой супермонополь и появится, он быстро покинет Землю.
Канадский философ Джон Лесли придумал еще один способ уничтожения мира с помощью мощного ускорителя. При эксперименте, предположил Лесли в книге «Конец света: теория и практика вымирания человечества», можно инициировать процесс нового Большого Взрыва. Для этого нужно всего лишь достичь плотности энергии (вещества) в 1070 тонн на кубический сантиметр. Лесли доказывает, что энергии для этого может потребоваться не так много — меньше, чем выделяется при взрыве среднего термоядерного фугаса.
Косвенно это предположение, как и предположение о вакуумной нестабильности, подтверждается недавними расчетами математиков. Если вселенных может быть множество, то подавляющее большинство из них способны сами порождать новые вселенные. В том числе и посредством неудачных физических экспериментов, проводимых неразумными представителями разумных цивилизаций.
Для того чтобы оградить коллайдеры, циклотроны и фазотроны от этих нападок, группе ученых дали задание досконально изучить наиболее вероятные сценарии. В группу кроме уже упомянутого Франка Вильчека вошли еще два профессора Мас-сачусетского технологического института (Кембридж, Массачусетс, США), Вит Буза и Роберт Джафф, а также профессор Джек Сандвейс из Йельского университета. И 28 сентября 1999 года на свет появился доклад, который авторы озаглавили «Обзор спекулятивных катастрофических сценариев для RHIC». В докладе ученые разобрали три варианта катастроф: искусственную черную дыру, вакуумную нестабильность и возможное появление страпель. Все три сценария физики признали маловероятными. Основным доводом было названо то, что в природе столкновения частиц на энергиях, значительно больших, чем достижимы в современных ускорителях, происходят уже больше 13 миллиардов лет, а наша Вселенная все еще жива. Раз так, то и коллайдеров бояться не стоит. Космические лучи постоянно бомбардируют не только закутанную в атмосферу и в магнитное поле Землю, но и совершенно незащищенную Луну, и звезды — их до сих пор не съела черная дыра, не превратила в «странные объекты» шальная страпля и не разнес на вселенную «истинно вакуумный пузырь». Все это было красиво описано на 26 страницах, с формулами, вычислениями.
Тогда ученым поверили, ЯИ1С запустили, и действительно ничего особенного не произошло. Страсти снова разгорелись несколько лет назад, когда в ЦЕРНе к запуску начали готовить БАК (большой адронный коллайдер), энергия которого должна была превысить энергию Брукхейвенского предшественника. Тогда мировая общественность, уже предупрежденная об опасности всезнающим интернетом, вновь вытащила на свет страшные сценарии. Тем более что за прошедшее десятилетие их сторонники успели подготовиться и набросать возражения против доводов своих спокойных оппонентов.
Часть 1. Объяснение автора. Оглавление.
Комментарии