Новая занимательная астрономия

Вселенная

В безлунные ночи на небе хорошо видна туманная полоса Млечного Пути. Но это не скопление туманных масс, а множество звезд — наша звездная система Галактика. В Галактике по современным оценкам около 200 миллиардов звезд. Чтобы пересечь ее из конца в конец световой луч при скорости 300 тысяч километров в секунду должен затратить около 100 тысяч лет.

Однако, несмотря на столь грандиозные размеры, наша Галактика лишь один из множества подобных звездных островов Вселенной. У нее есть спутники. Самые крупные из них — Большое и Малое Магеллановы Облака. Вместе с нашей Галактикой они обращаются вокруг общего центра масс. Наша Галактика, Магеллановы Облака и еще несколько звездных систем, в том числе знаменитая туманность Андромеды, образуют так называемую Местную Группу галактик.

Современным телескопам и радиотелескопам, а также другим средствам астрономических исследований доступна колоссальная область пространства. Ее радиус 10–12 миллиардов световых лет. В этой области расположены миллиарды галактик. Их совокупность называется Метагалактикой.

В процессе познавательной деятельности человек выделяет, вычленяет из бесконечно разнообразного материального мира определенные объекты, явления, связи, взаимодействия. Поэтому целесообразно различать понятия астрономической Вселенной и всего материального мира.

«Между тем, — пишет известный советский ученый академик П. Н. Федосеев, — исходя из принципа эволюции, есть все основания считать, что Вселенная, изучаемая современным естествознанием, представляет развивающееся во времени образование, которое возникло из каких-то предшествовавших ему состояний и форм материи и сменится новыми ее состояниями и формами.

Для материалистической философии чужды представления о порождении физического мира сознанием, как об акте творения Вселенной каким-то высшим существом. Если Вселенная, изучаемая нами сегодня, возникла 20 миллиардов лет тому назад, то с философской точки зрения важно признание объективного характера этого процесса как космического этапа саморазвития материи. Дело конкретной науки — физически понять и описать этот процесс. Возможно мыслить и существование многих Вселенных со сложной топологией. Поэтому целесообразно отличать термин Вселенная естествоиспытателя, которым обозначаются наши сведения о Вселенной, накопленные к данному моменту времени, от философского понятия материального мира. Это понятие включает в себя в скрытом виде все будущие достижения в учении о Вселенной естествоиспытателя»[7].

В расширяющейся Метагалактике

Одной из самых ошеломляющих астрономических теорий, появившейся на свет в текущем столетии, бесспорно, можно считать теорию «расширяющейся Вселенной» или, точнее говоря, расширяющейся Метагалактики.

Главная идея этой теории состоит в том, что Метагалактика возникла около 15–20 миллиардов лет назад в результате грандиозного космического взрыва компактного сгустка сверхплотной материи.

Несколько слов о том, как родилась эта теория.

Одним из самых эффективных методов изучения Вселенной является построение различных теоретических моделей, т. е. упрощенных теоретических схем мироздания. Длительное время в космологии изучались так называемые однородные изотропные модели. Что это значит?

Вообразим, что мы разбили Вселенную на множество «элементарных» областей и что каждая из них содержит большое количество галактик. Тогда однородность и изотропия означают, что свойства и поведение Вселенной в каждую эпоху одинаковы во всех достаточно больших областях и по всем направлениям.

Первую модели однородной изотропной Вселенной предложил А. Эйнштейн. Она описывала так называемую стационарную Вселенную, т. е. такую Вселенную, которая с течением времени не только не меняется в общих чертах, но в которой вообще нет каких-либо движений достаточно крупного масштаба.

Однако в 1922 г. талантливый ленинградский ученый А. А. Фридман показал, что уравнения Эйнштейна допускают также множество нестационарных, а именно расширяющихся и сжимающихся, однородных изотропных моделей.

Позднее выяснилось, что и статическая модель Эйнштейна неизбежно переходит в нестационарную. Но это означало, что однородная изотропная Вселенная обязательно должна либо расширяться, либо сжиматься.

Еще до этого американский астроном Слайфер обнаружил красное смещение спектральных линий в спектрах галактик. Подобное явление, известное в физике под названием эффекта Доплера, наблюдается в тех случаях, когда расстояние между источником света и приемником увеличивается.

Рис. 14. Схема расширения Метагалактики. Красное смещение спектральных линий возрастает с расстоянием.

Уже после работ Фридмана американский астроном Хаббл окончательно доказал, что чем дальше расположена от нас галактика, тем больше сдвиг линий в ее спектре Мало того, обнаружилась прямая пропорциональная зависимость между расстояниями и величиной красного смещения. С точки зрения принципа Доплера это означает, что все галактики удаляются друг от друга с тем большей скоростью, чем больше расстояние между ними.

На основании этой картины движения галактик, полученной в результате объяснения красного смещения с помощью эффекта Доплера, и была разработана теория расширяющейся Метагалактики.

Однако признание этой теории отнюдь не было единодушным. В разное время предпринимались всевозможные попытки объяснить явление красного смещения не взаимным удалением галактик, а какими-либо другими причинами. Ни одна из предложенных гипотез успеха не имела.

Тем не менее попытки опровергнуть доплеровский характер красного смещения в спектре галактик продолжаются и по сей день.

Попытаемся разобраться в том, можно ли объяснить красное смещение в спектрах галактик не эффектом Доплера, а какой-либо иной причиной, и существуют ли сколько-нибудь серьезные основания сомневаться в расширении Метагалактики?

В качестве наиболее распространенного возражения против космологической интерпретации красного смещения выдвигалось предположение о «старении» фотонов, их постепенной «деградации» и уменьшении их энергии (т. е. увеличении длины волны) на долгом пути через космическое пространство.

Однако «спор» между эффектом Доплера и эффектом деградации может быть вполне однозначно разрешен с помощью астрономических наблюдений. Дело в том, что эти эффекты не совсем одинаковы.

Как показывают расчеты, при старении фотонов изменение Δν частоты ν (т. е. сдвиг спектральных линий) должно быть одинаково по всему спектру. Другими словами, величина сдвига не зависит от частоты.

В случае же эффекта Доплера изменение частоты пропорционально частоте. Тут постоянна не сама величина сдвига Δν, а ее отношение к соответствующей частоте Δν/ν. Другими словами, величина сдвига в этом случае неодинакова для различных линий спектра.

Что же говорят наблюдения? Они свидетельствуют о том, что как раз красное смещение, наблюдаемое в спектрах галактик, таково, что для различных линий одного и того же спектра одинаково не изменение частоты, а именно отношение этого изменения к самой частоте. И это недвусмысленно свидетельствует в пользу «доплеровского» объяснения красного смещения в спектрах галактик.

Другой вопрос, происходит ли «деградация» космических фотонов вообще. Если сдвиг спектральных линий не зависит от частоты, то, очевидно, он должен быть заметнее всего в области относительно низких частот, т. е. в радиодиапазоне. Здесь словно на «растянутой» шкале радиоприемника даже небольшое изменение частоты должно сразу «бросаться в глаза». Однако никаких признаков подобного явления астрофизическими наблюдениями не обнаружено.

Правда, справедливость требует отметить, что в принципе есть еще одно физическое явление, обладающее такими же особенностями, как и эффект Доплера. Когда излучение распространяется в поле тяготения, то его частота изменяется так же, как и при взаимном удалении источника и приемника.

Но расчеты показывают, что в случае метагалактического красного смещения этот эффект, известный под названием «гравитационного смещения» или «эффекта Эйнштейна», по своей величине может представлять собой лишь весьма небольшую добавку к эффекту Доплера.

Таким образом, современная физика не знает других явлений, кроме эффекта Доплера, с помощью которых можно было бы объяснить красное смещение, наблюдаемое в спектрах галактик.

Но есть ли вообще основания искать какие-то иные объяснения, не связанные с эффектом Доплера? Это было бы, очевидно, оправдано в том случае, если бы «доплеровская» картина приводила к каким-либо серьезным противоречиям. Существуют ли такие противоречия в действительности?

В свое время выдвигались возражения, связанные с возрастом космических объектов. Дело в том, что, согласно теории расширяющейся Метагалактики, продолжительность эпохи расширения исчисляется в 10–20 миллиардов лет. Не приводит ли это к противоречию с существующими оценками возраста звезд, звездных скоплений и галактик?

Одно время действительно казалось, что длительность эпохи расширения и возраст космических объектов не согласуются друг с другом. Однако сейчас можно считать общепризнанным, что продолжительность существования всех известных нам космических образований имеет порядок 10 миллиардов лет.

Тем не менее оценки возраста отдельных космических объектов в 20 и более миллиардов лет встречаются и сейчас. Возникает вопрос: если эти оценки в самом деле подтвердятся, будет ли это катастрофичным для теории расширения?

Как подчеркивает А. Л. Зельманов, вывод о продолжительности эпохи расширения Метагалактики, равной 10–20 миллиардам лет, сделан в рамках теории однородной изотропной Вселенной. В более общей теории этот срок может быть и несколько увеличен.

Однако и в теории однородной изотропной Вселенной возможны некоторые варианты, при которых эпоха расширения Метагалактики могла быть и более длительной. В большинстве вариантов теории в начале расширения преобладает взаимное гравитационное притяжение масс, которое тормозит, замедляет расширение. Но по мере расширения гравитационное притяжение слабеет, а космическое отталкивание, существование которого при определенных условиях допускают уравнения общей теории относительности, усиливается. Возможен случай, при котором притяжение в конце концов уравновешивается отталкиванием, а затем и уступает ему, — тогда замедляющееся расширение должно смениться ускоряющимся.

Предположим, что Метагалактика вела себя именно так и мы живем в эпоху ускоренного расширения. Но это означает, что в недавнем прошлом оно протекало медленнее и, следовательно, длилось дольше, чем при непрекращающемся торможении.

С другой стороны, «оценка возраста вполне может быть и уменьшена.

Согласно теории горячей расширяющейся Вселенной, через некоторое время после начала расширения должна была наступить такая фаза, когда все вещество представляло собой плазму, состоящую из электронов, протонов и ядер легких элементов. Кроме вещества, существовало и электромагнитное излучение: радиоволны, световые и рентгеновские лучи. В тот период вещество и излучение находились в равновесии. Частицы (главным образом электроны) излучали примерно столько же фотонов, сколько и поглощали.

Однако в дальнейшем температура упала настолько, что электроны стали соединяться с ионами, образуя атомы водорода, гелия и других химических элементов. Вследствие этого среда стала прозрачной для излучения. Другими словами, фотоны практически перестали испускаться и поглощаться.

В дальнейшем температура этого излучения постепенно уменьшалась, и, согласно расчетам, вытекающим из модели горячей расширяющейся Вселенной, мировое пространство в современную эпоху должно быть заполнено излучением с температурой около 3–4 кельвинов.

В 1965 г. это гипотетическое излучение было зарегистрировано и получило название реликтового. Обнаружение реликтового излучения прямо свидетельствует о том, что расширение Вселенной длится уже много миллиардов лет из состояния, неизмеримо более плотного, чем современное.

Однако в самые последние годы возникли кое-какие поводы для сомнений. Некоторые исследователи считали, что на самом деле зарегистрирован лишь некий общий тепловой фон Метагалактики, имеющий совершенно иную физическую природу.

Выдвигалась также гипотеза, согласно которой излучение, принимаемое за реликтовое, на самом деле принадлежало в отдаленном прошлом каким-то отдельным космическим объектам, а затем постепенно рассеялось в мировом пространстве.

Однако на проходившем летом 1970 г. в Англии очередном конгрессе Международного астрономического союза ученые пришли к единому мнению, что никаких серьезных оснований сомневаться в реликтовом характере зарегистрированного космического радиоизлучения в настоящее время не существует.

Что же касается гипотезы обособленных источников реликтового излучения, то в тех местах, где они когда-то располагались, должны были бы наблюдаться небольшие флуктуации (колебания) радиоизлучения.

Однако, как показали исследования, проведенные советским радиоастрономом Ю. Н. Парийским, можно с очень большой точностью утверждать, что подобных флуктуаций нигде нет.

Но если бы даже оказалось, что реликтового излучения не существует вообще, то и это вовсе не означало бы, что от теории расширения следует отказаться. В рамках этой теории возможен и такой вариант, при котором реликтовое излучение не возникает.

Очень важный аргумент в пользу теории расширения Вселенной дает изучение квазаров. В сравнительно близких к нам областях Вселенной пространственная плотность этих объектов довольно мала. На расстояниях же порядка 7–9 миллиардов световых лет она значительно возрастает, чтобы потом вновь упасть до нуля. Но это означает, что в далеком прошлом пространственная плотность квазаров была больше, а в более раннюю эпоху они еще не возникали.

Таким образом, квазары дают нам независимое подтверждение того, что Вселенная отнюдь не станционарна. Тем не менее выражаются сомнения по поводу того, имеются ли вообще в нашем распоряжении необходимые эталоны для измерения величины красного смещения. Ведь если длины волн электромагнитного излучения увеличиваются так же, как метагалактические расстояния, а размеры атомов — так же, как и длины волн, то тогда действительно ничего нельзя обнаружить.

Прежде всего необходимо отметить, что современная физика исходит из того, что при расширении Метагалактики происходит изменение лишь космологических масштабов. Что же касается масштабов микроскопических и макроскопических, то они в процессе расширения сохраняются. И это не просто одна из возможных точек зрения, а вопрос, тесно связанный с фундаментальными основами всей современной физики вообще.

В центре ли мы?

Итак, мы живем в расширяющейся Метагалактике и наблюдаем картину удаления окружающих нас галактик по всем направлениям. В связи с этим невольно может сложиться впечатление, что именно мы как раз находимся в центре расширения — неподвижной точке, от которой во все стороны разбегаются остальные звездные острова. Но такой случай плохо согласуется с теорией вероятностей и вызывает законное недоумение: почему именно мы?

И действительно, впечатление о нашем центральном положении в Метагалактике ошибочно. Приведем поясняющий пример, предложенный А. Л. Зельмановым.

Представим себе, например, что из одного места одновременно на совершенно прямое шоссе выезжает большое число автомашин и начинает движение в одну сторону с разными скоростями. Через некоторое время они, очевидно, расположатся друг относительно друга в соответствии со своими скоростями: те, что движутся быстрее, уйдут вперед, более медленные отстанут.

Рис. 15. Аналогия, поясняющая отсутствие центра расширения Метагалактики.

Теперь каждая впереди идущая машина будет, очевидно, двигаться с большей скоростью, чем следующая за ней. Представим себе наблюдателя, который находится в одной из средних машин и видит только остальные машины впереди и сзади. Тогда независимо от того, в какой из машин он едет, ему будет казаться, что именно он находится в центре расширения (растяжения) вереницы машин, так как все остальные машины, и передние и задние, будут от него удаляться: передние уходить все дальше и дальше, задние — все сильнее отставать.

Точно так же и метагалактическое красное смещение свидетельствует лишь об увеличении расстояний, отделяющих от нас и одну от другой другие галактики, но вовсе не о том, что именно мы находимся в центре. Если бы мы переместились в какую-либо иную галактику, нам стало бы казаться, что именно она является центральной.

В связи с расширением Метагалактики возникает еще один вопрос. Как известно, расстояние до той или иной галактики мы определяем по красному смещению с помощью закона Хаббла: чем больше красное смещение, тем дальше от нас галактика. Но ведь пока световой луч, испущенный галактикой, дошел до Земли, эта галактика должна была удалиться на еще большее расстояние. Мало того: в один и тот же момент мы принимаем световые лучи от различных галактик, испущенные в разные эпохи. Не запутывает ли это основательно всю картину строения Метагалактики?

Подобные опасения совершенно неосновательны по той простой причине, что теория учитывает эти обстоятельства. Она построена таким образом, что все расстояния автоматически пересчитываются и приводятся к одной и той же эпохе — эпохе наблюдения.

И еще один вопрос: почему красное смещение возрастает с расстоянием, другими словами, почему более далекие галактики удаляются с большими скоростями? Зависимость красного смещения от расстояния отнюдь не является следствием выброса галактик из некоторой первичной точки с разными скоростями. Расширение Метагалактики происходит таким образом, что скорость увеличения расстояния между двумя любыми точками пропорциональна величине этого расстояния. Это было окончательно установлено наблюдениями еще в 1929 г.

Вселенная в гамма-лучах

Как известно, на протяжении весьма длительного времени астрономия была чисто „оптической“ наукой. Человек изучал на небе то, что он видел — сперва невооруженным глазом, а затем с помощью телескопов. С развитием радиотехники родилась радиоастрономия, значительно расширившая наши знания о Вселенной. Наконец, в последние годы в результате появления космических средств исследования возникла возможность изучения и других электромагнитных вестников Вселенной — инфракрасных, ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-излучений. Астрономия превратилась во всеволновую науку.

Одним из новых методов исследования космических объектов является рентгеновская астрономия. Несмотря на то, что этот метод сравнительно молод, в настоящее время Вселенную уже невозможно представить себе без тех данных, которые получены благодаря наблюдениям в рентгеновском диапазоне.

Пожалуй, еще более многообещающим источником космической информации являются гамма-излучения. Дело в том, что энергия гамма-квантов может в сотни тысяч и миллионы раз превосходить энергию фотонов видимого света. Для таких гамма-квантов Вселенная фактически прозрачна. Они распространяются практически прямолинейно, приходят к нам от весьма удаленных объектов и могут сообщить чрезвычайно ценные сведения о многих физических процессах, протекающих в космосе.

Особенно важную информацию гамма-кванты способны принести о необычных, экстремальных состояниях материи во Вселенной, а именно такие состояния интересуют современных астрофизиков в первую очередь. Так, например, гамма-излучение возникает при взаимодействии вещества и антивещества, а также там, где происходит рождение космических лучей — потоков частиц высоких энергий.

Главная трудность гамма-наблюдений Вселенной заключается в том, что хотя энергия космических гамма-квантов и очень велика, но число этих квантов в околоземном пространстве ничтожно мало. Современные гамма-телескопы даже от самых ярких гамма-источников регистрируют примерно один квант за несколько минут.

Значительные трудности возникают и вследствие того, что первичное космическое излучение приходится изучать на фоне многочисленных помех. Под действием заряженных частиц космических лучей, приходящих на Землю, — протонов и электронов, начинают ярко „светиться“ в гамма-диапазоне и земная атмосфера, и конструкции космического аппарата, на борту которого установлена регистрирующая аппаратура.

Как же выглядит Вселенная в гамма-лучах? Представьте себе на минуту, что ваши глаза чувствительны не к видимому свету, а к гамма-квантам. Какая картина предстала бы перед нами? Взглянув на небо, мы не увидели бы ни Солнца, ни привычных созвездий, а Млечный Путь выглядел бы узкой светящейся полоской. Кстати, подобное распределение галактического гамма-излучения подтвердило предположение, высказанное в свое время известным советским физиком академиком В. Л. Гинзбургом о том, что космические лучи имеют в основном галактическое, а не внегалактическое происхождение.

В настоящее время с помощью гамма-телескопов, установленных на космических аппаратах, зарегистрировано несколько десятков источников космического гамма-излучения. Пока еще нельзя точно сказать, что они собой представляют, — звезды ли это или другие компактные объекты, или, может быть, протяженные образования. Есть основания предполагать, что гамма-излучение возникает при нестационарных, взрывных явлениях. К числу таких явлений относятся, например, вспышки сверхновых звезд. Однако при обследовании 88 известных остатков сверхновых было обнаружено только два источника гамма-излучения.

В то же время зарегистрированы внегалактические источники гамма-излучения, связанные с активными галактиками и квазарами, где происходят взрывные процессы, в десятки миллионов раз более мощные, чем вспышки сверхновых. Не исключена возможность, что современная астрономия стоит на пороге открытия принципиально нового класса космических объектов, физическая природа которых нам еще неизвестна.

Весьма интересный гамма-источник был обнаружен также в созвездии Змееносца. В этом месте находится плотное газопылевое облако, внутри которого расположена группа молодых горячих вспыхивающих звезд. Зарегистрировано гамма-излучение и от другой туманности — туманности Ориона, в которой есть молодые звезды и где по некоторым данным наблюдается расширение систем таких звезд — звездных ассоциаций.

Согласно современным представлениям, вспышки сверхновых являются одним из заключительных этапов в жизни звезд. Вспышечные же явления, по-видимому, характерны для ранних этапов развития этих небесных тел Складывается впечатление, что гамма-излучение и порождающий его процесс образования космических лучей связаны не с умиранием звезд, а скорее с их рождением.

Регистрация космического гамма-излучения высокой энергии, в принципе, позволяет обнаруживать объекты, которые являются генераторами космических лучей, т. е. решить задачу, давно являющуюся одной из важнейших в астрофизике. Дело в том, что при взаимодействии энергичных ядер, входящих в состав космических лучей, с межзвездной средой, окружающей их источник, — частицами газа или пыли, — должны рождаться особые элементарные частицы, так называемые пи-ноль-мезоны. Частицы эти недолговечны и распадаются на гамма-кванты, которые и могут быть зарегистрированы с помощью гамма-телескопов. При этом гамма-свечение тем ярче, чем больше плотность космического излучения. Таким образом, наблюдения в гамма-диапазоне позволяют не только определять, где расположен объект, порождающий космические лучи, но и оценивать его интенсивность.

Источниками гамма-квантов являются и нейтронные звезды — пульсары. В частности, самая яркая „звезда“ в гамма-диапазоне — пульсар, расположенный в созвездии Парусов, невидимый для оптических телескопов. Другая „гамма-звезда“ отождествлена со знаменитым пульсаром в Крабовидной туманности. Однако каких-либо непосредственных доказательств того, что в пульсарах рождаются энергичные ядра и таким образом именно пульсары являются источниками космических лучей, пока нет. Скорее всего гамма-свечение пульсаров порождается быстрыми электронами.

Несколько лет назад с помощью аппаратуры, установленной на искусственных спутниках Земли и высотных аэростатах, были обнаружены сильные вспышки космического гамма-излучения. Поражала их огромная мощность. Энергия, выделяемая во время вспышек их таинственными источниками, примерно в миллион раз превосходила энергию светового излучения Солнца.

Хотя физическая природа этих явлений остается все еще неясной, есть определенные основания предполагать, что они могут быть связаны с процессами, происходящими в двойных системах, в состав которых входят нейтронные звезды. Не исключено, что мощные всплески гамма-излучений возникают в результате падения вещества, выброшенного одной из звезд в двойной системе на нейтронную звезду.

Дальнейшее изучение космического гамма-излучения должно дать ответы на многие вопросы, имеющие фундаментальное значение для понимания строения космических объектов и происходящих во Вселенной физических процессов. В частности, то обстоятельство, что гамма-кванты распространяются прямолинейно, открывает возможность не только обнаруживать очень далекие источники гамма-излучения, но и определять направления, в которых они находятся.

А поскольку механизм возникновения гамма-излучения связан с воздействием „нетепловых“ частиц достаточно высокой энергии, то это излучение несет с собой чрезвычайно ценную информацию о физических процессах, происходящих в таких районах Вселенной, где существует высокая концентрация нетепловых частиц.

Космические взрывы

Еще лет сорок назад астрономы считали, что космические объекты мало изменяются с течением времени. Казалось, что и звезды и галактики развиваются настолько медленно, что за обозримые промежутки времени в их физическом состоянии не происходит сколько-нибудь существенных изменений. Правда, были известны физические переменные звезды, отличающиеся, например, частыми изменениями блеска; звезды, бурно выбрасывающие вещество, а также вспышки новых и сверхновых звезд, сопровождающиеся освобождением огромных количеств энергии. Эти явления хотя и привлекали внимание исследователей, но все же представлялись эпизодическими, не имеющими принципиального значения.

Однако уже в 50-е годы распространилось убеждение в том, что явления нестационарности — это закономерные этапы эволюции материи во Вселенной, играющие чрезвычайно важную роль в развитии космических объектов. И действительно, был обнаружен целый ряд явлений во Вселенной, связанных с выделением колоссальных количеств энергии и даже взрывными процессами.

В частности, оказалось, что некоторые галактики являются источниками мощного радиоизлучения.

Одна из таких радиогалактик — радиоисточник Лебедь-А — находится в районе созвездия Лебедя. Это необычайно мощная космическая радиостанция: ее радиоизлучение, принимаемое на Земле, имеет такую же мощность, как радиоизлучение спокойного Солнца, хотя до Солнца всего около 8 световых минут, а до галактики в Лебеде около 700 миллионов световых лет.

Как показывают расчеты, общая энергия релятивистских электронов, порождающих радиоизлучение радиогалактик, может достигать огромной величины. Так, для радиоисточника Лебедь-А эта энергия в десятки раз превосходит энергию притяжения всех звезд, которые входят в эту радиогалактику и в сотни раз больше, чем энергия ее вращения.

Возникает два вопроса: каков физический механизм радиоизлучения радиогалактик и откуда берется энергия, необходимая для поддержания этого радиоизлучения?

В Северном полушарии неба в созвездии Тельца есть небольшая газовая туманность. За свои причудливые очертания, чем-то напоминающие гигантского краба с многочисленными щупальцами, она получила название Крабовидной. Сопоставление фотографий этой туманности, сделанных в различные годы, показало, что газы, входящие в ее состав, разлетаются с колоссальной скоростью — около 1000 км/с. Видимо, это следствие взрыва огромной силы, который произошел примерно 900 лет назад, когда все вещество Крабовидной туманности было сконцентрировано в одном месте. Что же произошло в этом районе неба в начале второго тысячелетия нашей эры?

Ответ мы находим в летописях тех времен. В них рассказывается, что весной 1054 г. в созвездии Тельца вспыхнула звезда. На протяжении 23 суток она сияла так ярко, что была хорошо видна на дневном небе при свете Солнца. Сопоставление этих фактов привело ученых к выводу о том, что Крабовидная туманность представляет собой остаток вспышки сверхновой звезды.

Рис. 16. Фотография Крабовидной туманности.

Наблюдения показали, что Крабовидная туманность является чрезвычайно мощным источником радиоизлучения. Вообще любой космический объект, будь то галактика, звезда, планета или туманность, если только его температура выше абсолютного нуля, должен излучать электромагнитные волны в радиодиапазоне — так называемое тепловое радиоизлучение. Удивительное состояло в том, что радиоизлучение Крабовидной туманности было во много раз мощнее того теплового радиоизлучения, которым она должна была бы обладать в соответствии со своей температурой. Вот тогда-то и было сделано одно из самых выдающихся открытий в современной астрофизике, открытие, которое не только объяснило природу радиоизлучения Крабовидной туманности, но и дало ключ к пониманию физической природы очень многих явлений, происходящих во Вселенной. Впрочем, в этом нет ничего удивительного: ведь в каждом отдельном космическом объекте находят свое отражение самые общие закономерности природных процессов.

Усилиями главным образом советских ученых была разработана теория нетеплового электромагнитного излучения космических объектов, порождаемого движением очень быстрых электронов в магнитных полях. По аналогии с некоторыми процессами, происходящими в ускорителях заряженных частиц, такое излучение получило название синхротронного.

В дальнейшем выяснилось, что синхротронное радиоизлучение является характерной особенностью целого ряда космических явлений. В частности, именно такую природу имеет радиоизлучение радиогалактик.

Что же касается источника энергии, то в Крабовидной туманности таким источником была вспышка сверхновой звезды. А в радиогалактиках?

Очень многие факты говорят о том, что источником энергии их радиоизлучения, по-видимому, служат активные физические процессы, протекающие в ядрах этих звездных систем.

Как показывают астрономические наблюдения, в центральных частях большинства известных нам галактик имеются компактные образования, обладающие довольно сильным магнитным полем. Эти образования получили название ядер. Нередко в ядре сосредоточена значительная доля излучения всей галактики. Есть ядро и у нашей Галактики. Как показали радионаблюдения, из него происходит непрерывное истечение водорода. За год выбрасывается масса газа, равная полутора массам Солнца. Немного? Но если учесть, что наша звездная система существует больше 10 миллиардов лет, то нетрудно подсчитать, что за это время из ее ядра было выброшено колоссальное количество вещества. При этом есть веские основания предполагать, что явления, регистрируемые в настоящее время, представляют собой лишь слабые отголоски гораздо более бурных процессов, которые происходили в ядре нашей Галактики, когда она была моложе и богаче энергией. На эту мысль наводят весьма активные явления, которые мы наблюдаем в ядрах некоторых других галактик.

Так, например, в галактике М 82 наблюдается разлет газовых струй во все стороны от ядра со скоростями до 1500 км/с. Видимо, это явление связано со взрывом, который произошел несколько миллионов лет назад в ядре этой звездной системы. Согласно некоторым подсчетам, его энергия была поистине колоссальна — она соответствует энергии взрыва термоядерного заряда с массой, равной массе нескольких десятков тысяч солнц. Правда, в последнее время относительно взрыва в М 82 высказываются определенные сомнения. Однако известен еще целый ряд галактик, в ядрах которых происходят чрезвычайно мощные нестационарные явления.

В 1963 г. на очень больших расстояниях от нашей Галактики были обнаружены поразительные объекты, получившие название квазаров. В сравнении с громадными звездными островами-галактиками, квазары ничтожно малы. Но каждый квазар излучает в сотни раз больше энергии, чем самые гигантские известные нам галактики, состоящие из сотен миллиардов звезд.

Открытие квазаров, как и всякое подобное открытие, оказалось неожиданным — одним из тех удивительных сюрпризов, которые время от времени преподносит и будет нам преподносить бесконечно разнообразная Вселенная. О существовании подобных объектов физики и астрофизики не только не могли предполагать заранее, но если бы до открытия квазаров им описали их свойства, ученые, по мнению известного астрофизика И. Д. Новикова, наверняка заявили бы, что такие объекты в природе вообще не могут существовать.

Тем не менее квазары существуют и их физическая природа требует объяснения. Однако такого общепринятого объяснения пока еще нет. Высказывались различные предположения, часть из них впоследствии отпала, часть продолжает обсуждаться. Но. какие физические процессы могут приводить к выделению столь грандиозных количеств энергии, все еще остается неясно.

В то же время значительные успехи достигнуты в решении другого вопроса: какое место занимают квазары в ряду различных космических объектов? Являются ли они уникальными образованиями, своеобразным исключением из общего правила или закономерным этапом в развитии космических систем?

Подобная постановка вопроса характерна для всего духа современной астрофизики. Если еще сравнительно недавно исследователи Вселенной интересовались главным образом изучением физических свойств, характеризующих современное состояние того или иного космического объекта, то теперь на первый план выдвинулось исследование его истории, его предшествующих состояний, закономерностей его происхождения и развития. Подобный подход явился результатом осознания того факта, что мы живем в расширяющейся нестационарной Вселенной, прошлое которой отличается от ее современного состояния, а современное состояние — от будущего.

В свете этих идей особый интерес приобретает выяснение возможной родственной связи между различными нестационарными объектами. В частности, оказалось, что по своему строению и оптическим свойствам радиогалактики не представляют собой ничего исключительного. Оказывается, для любой радиогалактики можно найти похожую на нее „нормальную“ галактику, которая отличается только отсутствием радиоизлучения. Это, видимо, и говорит о том, что способность излучения мощных потоков радиоволн возникает лишь на некоторой стадии эволюции галактик того или иного типа. Своеобразное „возрастное“ явление, которое наступает на определенном этапе жизни звездных систем, а затем исчезает…

Подобное предположение тем более правдоподобно, что радиогалактик значительно меньше, чем „нормальных“.

Но не являются ли в таком случае квазары, эти сверхмощные „фабрики энергии“, тоже некоторой стадией развития космических объектов, быть может, одной из самых ранних? Во всяком случае, анализ электромагнитного излучения квазаров обнаруживает явное сходство между ними и ядрами некоторых типов радиогалактик.

Известный московский астроном Б. А. Воронцов-Вельяминов обратил внимание на одно весьма любопытное обстоятельство. Почти все известные нам квазары (а их зарегистрировано уже свыше полутора тысяч) — одинокие объекты. С другой стороны, близкие к ним по свойствам радиогалактики, как правило, входят в скопления галактик и являются их главными, центральными членами, наиболее яркими и активными.

В связи с этим Б. А. Воронцов-Вельяминов высказал предположение о том, что квазары — не что иное, как „протоскопления“ галактик, т. е. объекты, в результате дальнейшей эволюции которых возникали в дальнейшем галактики и скопления галактик.

В пользу подобного предположения говорит, например, активность ядер галактик, весьма сходная с активностью квазаров, хотя и не такая бурная. Особенно бурные процессы протекают в ядрах так называемых сейфертовских галактик. Эти ядра имеют очень малые размеры, сравнимые с размерами квазаров и подобно им обладают чрезвычайно мощным электромагнитным излучением. В них происходят движения газа с огромными скоростями, достигающими нескольких тысяч километров в секунду. У многих сейфертовских галактик наблюдаются выбросы компактных газовых облаков с массами в десятки и сотни солнечных масс. При этом выделяется колоссальная энергия. Так, например, в ядре сейфертовской галактики NGC 1275 (радиоисточник Персей-А) около 5 млн. лет назад (по времени этой галактики) произошел сильнейший взрыв, сопровождавшийся выбросом газовых струй со скоростями до 3000 км/с. Энергия разлета газа здесь на два порядка выше, чем в галактике М 82.

Еще один класс галактик с активными ядрами, обладающими аномально сильным ультрафиолетовым излучением, был обнаружен советским астрономом Б. Е. Маркаряном. Видимо, большая часть этих галактик переживает в настоящее время эпоху, следующую за выбросом, как говорят астрономы, послеэруптивную стадию.

Не исключено, что энергия излучения квазаров и активность ядер галактик порождаются сходными физическими процессами.

Как мы уже говорили, квазары — весьма удаленные объекты. А чем дальше от нас находится тот или иной космический объект, тем в более далеком прошлом мы его наблюдаем. Галактики, в том числе и галактики с активными ядрами, в среднем, расположены ближе, чем квазары. Следовательно, это объекты более позднего поколения — они должны были образоваться позже квазаров. И это немаловажное свидетельство того, что квазары, возможно, являются ядрами галактик.

Что же касается природы физических процессов, обеспечивающих энерговыделение квазаров, то на этот счет имеется одна интересная гипотеза.

Черные дыры во Вселенной

В последние годы большую популярность в астрофизике приобрела гипотеза так называемых „черных дыр“.

Двадцатый век принес с собой целый ряд удивительных открытий в физике и астрономии. Идет своеобразная цепная реакция: обнаруживаются диковинные явления, а их дальнейшее изучение и осмысление приводит к открытию явлений, еще более поразительных. Таков закономерный путь развития естествознания.

Один из самых диковинных, правда, пока еще „теоретических“ космических объектов, который в последние годы привлекает особое внимание физиков и астрофизиков, — черные дыры. Одно название чего стоит: дыры во Вселенной, да еще черные!

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, силы тяготения непосредственно связаны со свойствами пространства. Любое тело не просто существует в пространстве само по себе, но определяет его геометрию. Однажды какой-то предприимчивый газетный репортер обратился к Эйнштейну с просьбой изложить суть его теории в одной фразе и так, чтобы это было понятно широкой публике. „Раньше полагали, — ответил на это Эйнштейн, — что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы; теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы также пространство и время“.

Любые массы искривляют окружающее пространство. В повседневной жизни мы этой искривленности практически не ощущаем, поскольку нам обычно приходится иметь дело со сравнительно небольшими массами. Однако в очень сильных полях тяготения этот эффект может приобретать существенное значение.

За последние годы во Вселенной обнаружен целый ряд явлений, которые свидетельствуют о возможности концентрации огромных масс в сравнительно небольших областях пространства.

Если некоторая масса вещества окажется в малом объеме, критическом для данной массы, то под действием собственного тяготения это вещество начинает сжиматься. Наступает своеобразная гравитационная катастрофа — гравитационный коллапс.

В процессе коллапса растет концентрация массы. Растет в соответствии с общей теорией относительности и кривизна пространства. И в конце концов наступает момент, начиная с которого ни один луч света, ни одна частица, ни один физический сигнал не может „вырваться“ из подобного образования наружу. Это и есть черная дыра.

Для внешнего наблюдателя такой объект как бы перестает существовать — от него не поступает никакая информация: ведь любая информация не может распространяться сама по себе, она должна иметь материального носителя.

Радиус коллапсирующего тела, при котором оно превращается в черную дыру, получил название гравитационного. Для массы Солнца гравитационный радиус равен 3 км, для массы Земли — 0,9 см. Если бы Солнце сжалось до размеров шара радиусом 3 км, оно превратилось бы в черную дыру.

На поверхности, радиус которой для данной массы равен гравитационному, сила тяготения становится бесконечно большой. И для того, чтобы ее преодолеть, надо было бы развить вторую космическую скорость, превосходящую скорость света. Вот почему черная дыра ничего не выпускает наружу. В то же время она может втягивать в себя окружающее вещество, увеличивая при этом свои размеры. Таким образом, возможность существования черных дыр можно объяснить и с точки зрения классической механики Ньютона. Но для описания всего комплекса явлений, связанных с черными дырами, необходимо применение общей теории относительности.

В частности, согласно этой теории в сильном гравитационном поле течение времени замедляется. Поэтому для внешнего наблюдателя процесс падения какого-либо тела в черную дыру должен протекать бесконечно длительное время. Для такого наблюдателя процесс сжатия вещества фактически останавливается при приближении к гравитационному радиусу. Иную картину увидел бы воображаемый наблюдатель, падающий вместе с веществом в черную дыру. Он за конечный промежуток времени достиг бы гравитационного радиуса и продолжал падать к центру черной дыры. То же самое происходит и с коллапсирующим веществом: перейдя через гравитационный радиус, оно продолжает сжиматься дальше.

Согласно выводам современной теоретической астрофизики, черные дыры могут быть заключительными этапами в жизни массивных звезд. Пока в центральной части звезды работает источник энергии, высокая температура приводит к расширению газа, который стремится „раздвинуть“ вышележащие слои. В то же время колоссальная сила тяготения звезды „тянет“ эти слои к центру. Но после того, как „горючее“ в недрах звезды оказывается полностью израсходованным, температура в ее центральной части постепенно понижается. Равновесие нарушается и под действием собственного притяжения звезда начинает сжиматься. Ее дальнейшая судьба зависит от величины массы. Как показывают подсчеты, если звезда в 3–5 раз массивнее Солнца, то ее сжатие на заключительном этапе может привести к гравитационному коллапсу и образованию черной дыры.

Несколько лет назад был обнаружен космический объект в созвездии Лебедя, который вполне возможно является черной дырой. Это темный объект с массой, равной четырнадцати массам Солнца. Впрочем, окончательное доказательство того, что объект в Лебеде действительно черная дыра, еще впереди.

В то же время все чаще высказываются предположения о том, что в ядрах галактик и в квазарах могут находиться сверхмассивные черные дыры, которые и являются источниками активности этих космических объектов.

Такие черные дыры способны втягивать в себя окружающее вещество, энергия движения которого в гравитационном поле может перерабатываться в другие виды энергии. В частности, было сделано интересное открытие, связанное с галактикой М 87 (радиоисточник Дева А), давно привлекающей к себе внимание. На фотографии этой галактики отчетливо видна выброшенная из ядра струя, состоящая из нескольких отдельных газовых сгустков с общей массой около 10 миллионов солнечных масс и движущихся со скоростью порядка 3000 км/с. Это говорит о большой силе взрыва, который произошел в ядре.

Наблюдения показали: если на некотором расстоянии от ядра распределение вещества в М 87 соответствует обычному распределению звезд в галактиках, то вблизи центра в очень небольшом объеме сконцентрирована колоссальная слабосветящаяся масса, равная 6 миллиардам солнечных масс. Возможно, это гигантская черная дыра, возбуждающая активность ядра, а может быть, очень плотное образование еще неизвестной нам природы.

Вселенная и нейтрино

Мы уже не раз прямо или косвенно отмечали тесную связь физики и астрофизики. С одной стороны, Вселенная становится лабораторией современной физики. А с другой, — новые физические открытия, в той или иной степени вызванные к жизни астрофизическими исследованиями и астрономическими проблемами, в свою очередь оказывают неизбежное влияние на дальнейшее развитие астрономических представлений. Такова своеобразная обратная связь во взаимоотношениях и взаимопроникновении этих наук, такова диалектика познания!

Среди двухсот с лишним элементарных частиц, известных современным физикам, есть удивительная частица нейтрино. Согласно существовавшим длительное время теоретическим представлениям, эта частица лишена так называемой массы покоя — она всегда движется со скоростью, в точности равной скорости света. Однако с другой стороны, теория не накладывала никаких запретов и на возможность существования у нейтрино массы, отличной от нуля. Это обстоятельство и побудило группу ученых в Институте теоретической и экспериментальной физики АН СССР провести ряд экспериментов по выяснению действительной величины массы так называемых электронных нейтрино. Результат, пока правда предварительный, оказался в какой-то мере сенсационным: ученые пришли к выводу, что масса нейтрино не равна нулю, а составляет в энергетических единицах от 14 до 16 электрон-вольт. Масса не столь большая — в пределах от одной тридцатитысячной до одной десятитысячной массы электрона, но сам факт ее существования, если он подтвердится, повлечет за собой весьма серьезные последствия для наших представлений о Вселенной…

Одной из актуальных проблем современной астрономии является проблема внутрисолнечной и внутризвездной энергии. До недавнего времени считалось, что источником этой энергии являются термоядерные реакции синтеза гелия из водорода. И это представление настолько устоялось, что считалось одной из бесспорных идей современной астрофизики. И вдруг — сомнение!..

Мы уже говорили о том, что если в недрах нашего дневного светила действительно протекает термоядерная реакция, там должны рождаться нейтрино. Благодаря колоссальной проникающей способности, которой обладают эти частицы, весьма слабо взаимодействующие с веществом, они будут свободно „вырываться“ в околосолнечное пространство и определенная их часть достигнет Земли. Была построена специальная установка для регистрации солнечных нейтрино и проводились наблюдения. Однако результат был в высшей степени неожиданным: поток нейтрино оказался в несколько раз меньше предсказываемого теорией. Как отмечалось выше, для объяснения этого явления был предложен ряд гипотез, вплоть до предположения о том, что основным источником энергии Солнца и звезд служат не термоядерные реакции, а какие-то иные, быть может еще неизвестные нам физические процессы. Вопрос до сих пор остается открытым.

Но если подтвердится наличие у нейтрино конечной массы — откроется еще одна возможность объяснения отрицательного результата экспериментов по регистрации солнечных нейтрино. Дело в том, что в природе существуют нейтрино трех различных типов. Как полагают теоретики, нейтрино одного типа, с массой, отличной от нуля, могут самопроизвольно превращаться в нейтрино другого типа. Поэтому можно представить себе такую картину: те нейтрино, которые рождаются в недрах Солнца и для регистрации которых предназначены современные детекторы, по пути к Земле могут переходить в нейтрино, которые этими детекторами не регистрируются.

Наличие конечной массы у нейтрино внесет весьма существенные изменения и в существующие космологические представления. Как известно, геометрические свойства нашей Вселенной весьма тесным образом связаны со средней плотностью массы. Если эта плотность больше некоторой критической величины, составляющей примерно 10^-29 г/см³, то пространство Вселенной замкнуто и конечно. В соответствии с существовавшими до настоящего времени астрофизическими данными реальная средняя плотность оценивалась ниже критического значения. Нейтрино могут внести в эту оценку весьма заметную поправку. Согласно имеющимся данным, на каждый протон, существующий во Вселенной (о протонах речь идет постольку, поскольку водород является самым распространенным в природе химическим элементом), приходится около миллиарда нейтрино. Таким образом, если нейтрино действительно обладает конечной массой, то даже при условии, что эта масса в несколько десятков миллионов раз уступает массе протона, общая масса нейтрино во Вселенной примерно в 30 раз превосходит массу „обычного“ вещества! Может оказаться, что все звезды, планеты, туманности и галактики лишь ничтожная добавка к нейтринному фону Вселенной. А это, в свою очередь, будет означать, что средняя плотность массы намного превосходит критическую. И, следовательно, наша Вселенная — замкнута и конечна и ее расширение со временем (через многие миллиарды лет) должно смениться сжатием.

Но и это еще не все. Как известно, современная Вселенная однородна лишь в достаточно больших масштабах. Если рассматривать сравнительно малые области пространства, то однородности не будет, — космическая материя сосредоточена в звездных островах-галактиках и скоплениях галактик. Согласно теории горячей расширяющейся Вселенной, эти космические объекты должны были образоваться на определенном этапе расширения в результате развития неоднородностей среды. Процесс должен был протекать примерно следующим образом. На одном из сравнительно ранних этапов расширения была фаза однородности с небольшими флуктуациями, возникающими вследствие гравитационной неустойчивости. В каких-то районах пространства вещества могло оказаться чуть больше, в каких-то — чуть меньше. Если силы упругости превосходят гравитационные, неоднородность может рассосаться. Но если объем, охваченный возмущениями, достаточно велик, то возникнет гравитационная неустойчивость. Таким образом, флуктуации достаточно большого масштаба должны нарастать. Гипотезу образования галактик в результате фрагментации среды за счет гравитационной неустойчивости успешно разрабатывает академик Я. Б. Зельдович и его сотрудники.

Однако эта гипотеза сталкивается с определенными трудностями. Одна из них связана с данными радиоастрономических наблюдений.

В настоящее время Вселенная для квантов реликтового излучения абсолютно прозрачна — они движутся, практически не испытывая поглощения. Но в прошлом, когда все масштабы были примерно в 1000 раз меньше, Вселенная для квантов электромагнитного излучения была абсолютно непрозрачна — оно полностью рассеивалось. Если в ту эпоху среда была совершенно однородной, то реликтовое излучение должно быть абсолютно изотропным, его интенсивность по любым направлениям должна быть одинакова.

Но современная Вселенная, как уже было сказано выше, не является идеально однородной — в ней имеются звездные острова-галактики и скопления галактик. И если эти объекты действительно образовались из „зародышей“, возникших под действием гравитационной неустойчивости, то на соответствующем этапе эволюции космическая среда уже не была абсолютно однородной. В таком случае и реликтовое излучение не может быть абсолютно изотропным, в нем должны наблюдаться мелкомасштабные флуктуации. Чтобы их обнаружить, проводились многочисленные измерения интенсивности реликтового излучения на крупных радиотелескопах, в том числе и на уникальном советском радиотелескопе РАТАН-600. Однако на очень высоком уровне точности никаких мелкомасштабных флуктуаций обнаружить не удалось, если рассчитать величину „зародышей“, исходя из размеров современных скоплений галактик. Возникает трудноразрешимая загадка! Ведь галактики и скопления из чего-то должны были образоваться. Если не из неоднородностей среды — то из чего? Никаких других правдоподобных возможностей пока что не видно.

Существование конечной массы у нейтрино могло бы снять и эту трудность. На самом раннем этапе расширения Вселенной в нейтринном газе, заполнявшем мировое пространство, могли возникать небольшие случайные неоднородности. Однако в этот период нейтрино обладали очень высокой энергией и двигались с околосветовыми скоростями. Силы тяготения небольших сгущений было недостаточно, чтобы такие нейтрино удержать. И они постепенно распадались, „рассасывались“.

Однако по мере расширения скорости нейтрино уменьшались и, как показывают расчеты, примерно через 300 лет после начального момента достаточно массивные сгущения уже могли их „захватывать“. Эти сгущения должны были обладать массой порядка 10¹⁵ солнечных масс. Они постепенно становились все более массивными, вовлекая в себя своим мощным притяжением новые нейтрино, а спустя около миллиона лет после начала расширения и обычное вещество — нейтральный газ. Накапливаясь в центральных частях невидимых нейтринных неоднородностей, оно формировалось в скопления галактик, которые мы и наблюдаем. Согласно расчетам, масса этого вещества была в несколько десятков раз меньше общей массы нейтринных сгущений.

Таким образом, подавляющая часть массы первичных неоднородностей, из которых впоследствии образовались скопления галактик, являлась для реликтового излучения „невидимой“ и не могла привести к нарушениям его изотропии. Массы же обычного вещества, входившего в состав нейтринных неоднородностей, явно недостаточно, чтобы вызвать такие флуктуации интенсивности реликтового излучения, которые можно было бы обнаружить с помощью современной аппаратуры. Тем самым, если нейтрино обладает конечной массой, то противоречие, возникшее между современной теорией происхождения галактик и результатами наблюдения реликтового излучения полностью снимается.

Есть, наконец, и еще одна весьма важная проблема, в решение которой обнаружение конечной массы нейтрино может внести недостающую ясность.

Астрофизиков на протяжении ряда лет беспокоит проблема так называемой скрытой массы. Дело в том, что массу скоплений галактик можно определить двумя способами. Во-первых, по светимости: чем больше масса скоплений — тем выше их светимость. И, во-вторых, по закону тяготения, исходя из наблюдения взаимных движений галактик в скоплениях. Оказалось, что массы одних и тех же скоплений, определенные разными способами, не совпадают — массы, рассчитанные по закону тяготения, во много раз превосходят массы, вычисленные по светимости. Одно из возможных объяснений состоит в том, что в скоплениях имеются несветящиеся объекты, которые вносят свой вклад в их общую массу, но никак не сказываются на светимости. Именно эти „скрытые массы“ и разгоняют галактики в скоплениях до больших скоростей. Возникла проблема: какова физическая природа „скрытых масс“?

Был высказан ряд предположений: газ, пыль, слабосветящиеся звезды, черные дыры. Однако ни одно из них по тем или иным причинам не давало удовлетворительного ответа на возникший вопрос. Положение и по сей день остается до известной степени неопределенным. Определенность могут внести нейтрино. Если эти частицы обладают конечной массой, то их вклад в общую массу скоплений галактик способен покрыть загадочный дефицит массы, возникающий при разных способах ее определения.

Но все это — если… Вернемся теперь еще раз к вопросу о массе нейтрино. В какой мере достоверным можно считать вывод о том, что эта масса не равна нулю?

Как известно, существование нейтрино было предсказано в результате изучения так называемого бета-распада — физического процесса, при котором ядро одного химического элемента испускает электрон и превращается в ядро другого химического элемента. Было замечено, что энергия вылетающего электрона в ряде случаев оказывалась меньше, чем это следовало из теоретических расчетов. Известный швейцарский физик В. Паули предположил, что недостающую энергию уносит с собой еще неизвестная науке нейтральная частица, слабо взаимодействующая с веществом и потому остающаяся незамеченной. Этой частицей и оказалось нейтрино.

Но тот же процесс бета-распада может в принципе послужить косвенным индикатором для выяснения вопроса о массе нейтрино. Именно таким путем и шли советские физики. Для измерений был использован процесс бета-распада трития, при котором ядра атомов этого элемента, испуская электроны, превращаются в ядра атомов изотопа гелия. Если масса нейтрино равна нулю, то среди электронов, испускаемых ядрами трития, должны присутствовать электроны, обладающие максимально возможной для этого процесса энергией. В том же случае, если нейтрино обладают конечной массой, то максимальная энергия вылетающих электронов будет несколько меньше — и эта разница зависит от величины массы нейтрино.

Как раз в результате такой серии экспериментов, осуществленной в Институте теоретической и экспериментальной физики, и был сделан предварительный вывод о наличии у нейтрино массы, отличной от нуля.

В последние годы проблемой массы нейтрино занимались также американские физики. В своих измерениях они исходили из того, что при наличии конечной массы нейтрино одного „сорта“ могут превращаться в нейтрино другого „сорта“, а при нулевой массе такие превращения не могут иметь места. Ученые, проводившие соответствующие эксперименты, сообщили о том, что переходы, о которых идет речь, ими обнаружены. Правда, величину массы нейтрино они оценили несколько ниже, чем советские ученые. Однако спустя некоторое время появились сообщения, которые ставили этот результат под сомнение…

Таким образом, положение остается неопределенным и для уверенного заключения потребуются еще многочисленные эксперименты и наблюдения. Но напрашивается одно любопытное сопоставление. К открытию нейтрино привела необходимость объяснить недостачу энергии при бета-распаде. Самим своим существованием нейтрино разрешило возникшую загадку. Быть может, ситуация в какой-то мере повторяется? В современной астрофизике, как мы видели, имеется ряд загадок, которые получили бы свое решение в случае наличия у нейтрино конечной массы. Один раз с помощью нейтрино удалось объяснить недостаток энергии, возможно, теперь удастся объяснить недостаток массы. Как справедливо заметил один известный астрофизик, если окажется, что масса нейтрино все-таки равна нулю, то придется „изобрести“ другую частицу, очень слабо взаимодействующую с веществом, но обладающую конечной массой.

Разумеется, аналогии в физике и астрономии не обладают доказательной силой. Но стимулировать дальнейшие исследования в изучении вопроса о массе нейтрино они могут и должны.

Именно по этой причине вопрос о возможных астрофизических последствиях существования конечной массы у нейтрино заслуживает подробного обсуждения уже сегодня, хотя окончательный вывод о наличии или отсутствии такой массы делать еще рано.

Поиск разумной жизни во Вселенной

В последние годы проблема жизни во Вселенной и внеземных цивилизаций привлекает к себе внимание не только специалистов, но и самых широких кругов людей. Несмотря на то, что нам до сих пор не удалось обнаружить ни одного внеземного живого организма, современное естествознание достигло столь высокого уровня развития, что появилась возможность поставить вопрос о жизни вне Земли на других космических мирах на прочную научную основу. В настоящее время в этой области ведутся серьезные научные исследования, в которых принимают активное участие представители различных наук.

На первый взгляд может показаться, что данные, имеющиеся в распоряжении ученых, чуть ли не однозначно свидетельствуют о широкой распространенности разумной жизни во Вселенной. Во-первых, если живые организмы возникли на Земле закономерным естественным путем в процессе эволюции нашей планеты, то логично предположить, что они могут возникать и на других небесных телах планетного типа. Во-вторых, углерод, составляющий химическую основу живого вещества, является одним из самых распространенных химических элементов во Вселенной. Наконец, в-третьих, методами так называемой молекулярной астрономии установлено, что в облаках газа и пыли, заполняющих межзвездное пространство, происходит синтез сложных органических молекул, своеобразных „кирпичиков“, из которых может быть построено живое вещество.

Однако в действительности все обстоит значительно сложнее. Видимо, при формировании планет из газопылевого вещества те органические молекулы, которые образовались в космическом пространстве, должны разрушаться. Следовательно, для возникновения живых организмов на той или иной планете необходимо, чтобы на ней образовались свои предбиологические соединения. Таким образом, даже весьма широкая распространенность органических молекул в межзвездной среде не может, судя по всему, влиять на вероятность возникновения жизни на телах планетного типа.

Но самое главное состоит в том, что современная наука, к сожалению, еще не знает, каким образом в природе совершается удивительный акт самоорганизации материи, — как неживое превращается в живое. Наука, в сущности, только еще приступила к изучению этой фундаментальнейшей проблемы. И чем больше она изучается — тем сложнее выглядит. А следовательно, мы не знаем и того, какой комплекс условий необходим и достаточен для формирования живых структур. И поэтому не можем оценить вероятность того, как часто подобные условия могли складываться в процессе эволюции Вселенной. Это одна из наиболее существенных неопределенностей в числе многих других, с которыми сталкивается проблема внеземных цивилизаций.

Можно упомянуть и о том, что методы современной астрономии не дают возможности уверенно обнаруживать планетные системы даже у ближайших звезд. И пока ни одной другой планетной семьи, подобной солнечной, зарегистрировать не удалось. Между тем нет оснований сомневаться в том, что среди великого множества различных объектов, населяющих Вселенную, обиталищем жизни и тем более разума могут быть только планеты.

Правда, в настоящее время разрабатываются новые, более совершенные методы поиска планетных систем. Но ожидать от них конкретных практических результатов можно еще нескоро.

Таким образом, на теоретическом уровне дать сколько-нибудь обоснованный ответ на вопрос о распространенности разумной жизни во Вселенной не представляется возможным. Тех данных, которыми располагает современная наука, для этого недостаточно.

В связи с этим особенный интерес вызывает наблюдательный аспект исследований. Речь идет о попытках обнаружения действующих радиопередатчиков инопланетных цивилизаций или каких-либо иных проявлений их практической деятельности. В рамках этой программы за последние десятилетия на ряде крупных радиоастрономических инструментов разных стран, в том числе и Советского Союза, были проведены радиообзоры различных участков звездного неба. Однако ни одной космической „радиопередачи“, которую можно было бы хотя бы подозревать в искусственном происхождении, обнаружить не удалось.

Не наблюдались во Вселенной и какие-либо другие явления, которые можно было бы связать с действиями разумных существ — представителей внеземных цивилизаций.

Таким образом, в распоряжении современной науки нет ни одного факта, который бы прямо или косвенно свидетельствовал о существовании внеземных цивилизаций.

Высказываются различные точки зрения. Так, член-корреспондент АН СССР И. С. Шкловский не исключает возможности того, что земная цивилизация представляет собой нечто уникальное и является единственной в нашей Галактике, а может быть, и в Метагалактике. Логика рассуждений Шкловского приблизительно такова. Если предположить, что цивилизаций во Вселенной много, то в силу естественной неравномерности своего развития они должны располагать различными научными, техническими и технологическими возможностями. Должны быть цивилизации от нас отставшие и нас опередившие. И в частности, должно существовать хотя бы несколько „сверхцивилизаций“, овладевших энергетическими ресурсами, сравнимыми с энерговыделением их звездных систем-галактик. Масштабы практической деятельности подобных сверхцивилизаций должны быть таковы, что мы не могли бы их не обнаружить. Но поскольку мы их не обнаруживаем, значит сверхцивилизаций нет. А раз нет сверхцивилизаций, то нет и внеземных цивилизаций вообще. Потому что, если бы они существовали, то должны были бы существовать и сверхцивилизации.

Высказываются и другие мнения. Некоторые ученые допускают, что инопланетные цивилизации не проявляют себя не потому, что их нет, а по другим причинам. Любопытную гипотезу предложил член-корреспондент АН СССР В. С. Троицкий. По теории горячей расширяющейся Вселенной на самой ранней стадии эволюции не существовало ни звезд, ни планет, ни молекул, ни даже атомов. Все эти объекты образовались значительно позднее. Таким образом, условия, необходимые для формирования живых структур, сложились во Вселенной лишь на определенном этапе ее эволюции. Именно тогда, по мнению Троицкого, и возникла жизнь — практически одновременно на различных космических мирах. И, следовательно, цивилизаций, значительно опередивших нас в своем развитии, просто не существует. По этой причине мы их и не обнаруживаем.

Другие ученые считают, что при любом уровне развития цивилизаций их космическая деятельность будет связана с жесткими ограничениями энергетического характера, вызванными необходимостью сохранения определенных физических параметров среды обитания. Например, создание достаточно мощного радиопередатчика, с помощью которого можно было бы вести всенаправленные передачи сигналов для установления контактов с другими разумными обитателями Вселенной, потребовало бы концентрации таких колоссальных количеств энергии, что это поставило бы под угрозу само существование сверхцивилизации. Кроме того, осуществление подобного проекта потребовало бы столь грандиозных усилий, что та или иная цивилизация могла бы пойти на его реализацию лишь в том случае, если бы это оказалось для нее жизненно необходимым.

С подобными соображениями можно соглашаться или не соглашаться, но вопрос остается открытым. А реальное положение вещей таково: внеземные цивилизации пока не обнаружены и перспективы их обнаружения в обозримом будущем выглядят весьма и весьма проблематично.

В чем же тогда смысл изучения проблемы внеземных цивилизаций на современном уровне? Его очень хорошо выразил академик АН Эстонской ССР Г. И. Наан: изучая проблему внеземных цивилизаций, мы прежде всего стараемся лучше познать самих себя.

Человечество достигло такой ступени своего развития, когда мы уже не можем игнорировать тот факт, что в физическом отношении земная цивилизация является частью Вселенной, подчиняющейся действующим в ней закономерностям. Знание этих закономерностей становится все более необходимо для планирования и прогнозирования нашей практической деятельности, в особенности свершений глобальных и космических масштабов. При этом оказалось, что на современном уровне развития естествознания одним из самых эффективных путей решения подобной задачи является изучение проблемы космических цивилизаций в ее наиболее общем виде. Мы исследуем закономерности космического существования цивилизаций вообще, в том числе и закономерности нашего собственного космического существования. Тем самым, мы как бы смотрим на земную цивилизацию с космической точки зрения, изучаем ее в „космическом зеркале“.

В том же аспекте следует прежде всего рассматривать и так называемую проблему контактов, т. е. возможного обмена информацией с внеземными цивилизациями. Изучение этого вопроса также имеет весьма важное значение, и опять-таки независимо от того, удастся ли подобный контакт когда-либо осуществить практически. Исследование вопроса о путях информационного обмена между разумными существами различных космических миров, возможно, обладающими неодинаковыми научными представлениями об окружающей природе, также имеет многочисленные выходы в чисто земную практику, в частности, для решения проблемы наиболее эффективного „взаимопонимания“ и взаимодействия человека и различных кибернетических устройств.

„Шалун“ (научная фантастика)

Корабль вышел на круговую орбиту и теперь двигался вокруг третьей планеты в системе желто-зеленой звезды с поверхностной температурой около 6 тысяч градусов. В кают-компании руководители экспедиции собрались на экстренное оперативное совещание.

— Мы совершили величайшее открытие, — приступил к обсуждению Командир, — открытие, которое будет иметь далеко идущие последствия. Мы обнаружили инопланетную цивилизацию. И теперь нет никаких сомнений в том, что мы не единственные разумные обитатели Вселенной. У нас есть в Космосе братья по разуму!

— Что толку, — проворчал Биолог. — Что толку, если какие-либо контакты с этими, как вы изволили выразиться, братьями по разуму, абсолютно исключены.

— Почему же абсолютно? — возразил Физик, самый молодой и самый нетерпеливый среди присутствующих. — Подобный вывод представляется мне чересчур умозрительным и потому преждевременным. Я предлагаю начать эксперименты!

— Преждевременным? — нахмурился Биолог. — Неужели я должен напоминать вам тривиальные вещи?

— Что ж, попытайтесь, — задиристо сказал Физик.

— Начнем с того, — продолжая хмуриться, заговорил Биолог, — что для контакта и взаимопонимания необходимы вполне определенные объективные условия. А их нет! Прежде всего, жители этой планеты состоят главным образом из нуклонов и электронов, а наши тела построены из нейтрино. Так что мы для них невидимы и неощутимы. Как и вся наша технология. И можно не сомневаться, что любая наша попытка вступить с обитателями этой зеленой планеты в какое-либо общение неизбежно вызовет у них сильнейший психологический шок. Она может оказаться для них даже смертельно опасной. А вы говорите — приступить к экспериментам…

— И все же, — заметил Астроном, — я не был бы столь категоричен. Ведь мы живем в одной и той же Вселенной, где действуют единые физические законы. И поскольку обнаруженная нами цивилизация достигла весьма высокого уровня и даже осуществляет космические полеты, то их знания об окружающем мире не могут сильно отличаться от наших. А это вполне достаточное основание для контакта: сходные научные картины мира.

— А как полагает Философ? — осведомился Командир.

— Думаю, что дело обстоит значительно сложнее… На мой взгляд, наш уважаемый Астроном проявляет слишком большой оптимизм. Но этот оптимизм, увы, совершенно не оправдан. Да, мы обитаем в одной и той же Вселенной. И она — одна и та же и для нас и для них. Но ведь эта Вселенная — бесконечно разнообразна! В ней бесчисленное множество связей, отношений, взаимодействий, явлений. И любая научная картина мира — коль скоро она создавалась на протяжении конечного отрезка времени — может охватить лишь конечное число этих связей, явлений и взаимодействий. А это значит, что картины мира, построенные различными цивилизациями, могут не только не совпадать друг с другом, но даже не пересекаться! Где же тут основа для общения?

— Но могут и пересекаться, — возразил Физик.

— Да, могут, но только в принципе. Не забывайте, что наука — социальное, общественное явление. Она развивается не только сама собой, по своей внутренней логике, но прежде всего отвечает практическим потребностям общества. Прошу прощения, что мне приходится напоминать о столь известных вещах… Одним словом, картины мира двух космических цивилизаций могут совпадать лишь в том случае, если они прошли одинаковый путь общественного развития. Но в нашем случае, как вы понимаете, это заведомо исключено. Так что… — Философ выразительно развел руками.

В кают-компании воцарилось унылое молчание.

— Что же вы предлагаете? — спросил Физик. — Удалиться, так и не предприняв никаких попыток?

— К сожалению… Здесь правильно говорилось — для контакта необходима основа. Фундамент, на котором можно было бы строить попытки общения… Возможно, абсолютно неожиданный. Я пока такого фундамента не вижу. И не представляю, как можно было бы попытаться завязать контакт с этой цивилизацией без риска вызвать нежелательные, а возможно, и весьма тяжелые последствия…

— Итак, — сказал Командир, обведя присутствующих тяжелым взглядом, — я жду конкретных предложений.

Все промолчали.

— Ну, что же, — заключил Командир, — кажется, все пришли к единому мнению.

— И все же… — вновь заговорил Физик. — Неужели мы так и улетим?

— Такова необходимость, — сурово произнес Командир. — Даю три часа на дополнительные исследования этой планеты. Затем — старт.

В кают-компанию вошел дежурный офицер.

— Командир! Чрезвычайное происшествие! Исчез прогулочный катер.

— Что значит — исчез? — Командир исподлобья взглянул на офицера. — Катер не мог исчезнуть сам собой.

— Так точно. Судя по всему, на нем улетел ваш внук. Его нигде нет на корабле.

— Чак? — переспросил Командир. Лицо его помрачнело. — Я говорил, нельзя брать в такую экспедицию ребенка, — пробормотал он.

— А вы давно его видели? — спросил у Командира Физик.

— Совсем недавно. Он, как обычно, приставал ко мне с просьбой поиграть с ним. Но я сказал ему, что сегодня не до игр.

— Он и меня просил, — сказал Физик.

— И меня, — сказал Биолог.

— И меня, — сказал Философ.

— Он, конечно, улетел на эту планету, — сказал Биолог. — Командир, надо немедленно принять меры! Он может натворить непоправимое.

— Да, да, — рассеянно отозвался Командир. — Вот что, Ру, — обратился он к дежурному офицеру. — Придется поручить это вам. Берите второй катер и срочно отправляйтесь вдогонку. Но действуйте с величайшей осторожностью. И помните — никаких контактов с аборигенами!

— Слушаюсь! — четко ответил дежурный офицер и стремительно покинул кают-компанию…

— Нет, не то!.. — Тим Вуд с раздражением скомкал лист бумаги, на котором только что писал, и отшвырнул его в сторону.

— Не то, не то, — несколько раз повторил он, стремительно вышагивая из угла в угол. — Сухо, скучно, никакой изюминки. Не статья, а похоронный марш….

В этот день после обеда Вуд, не заглянув на квартиру, приехал в свой маленький загородный домик. Он поступал так всякий раз, когда возникала необходимость срочно написать очередную статью. Тишина и одиночество как нельзя лучше располагали к работе. За долгие годы у Вуда выработался своеобразный рефлекс: как только машина пересекала городскую черту и шоссе, ведущее к его „загородной резиденции“, как он в шутку называл свой скромный домик, углублялось в лес, он сразу освобождался от бесчисленных каждодневных забот, от постоянного напряжения, нагнетаемого суетой большого города, сознание прояснялось и мысли, которые там, в тесном редакционном кабинете, он вынужден был силой выжимать из себя, теперь рождались сами собой, свободно и непринужденно… Нередко, выходя из машины, Тим уже „держал в голове“ готовую статью. Оставалось только сесть за машинку и отстучать придуманное.

Но сегодня ни живописная лесная дорога, весело освещенная солнцем, ни загородная тишина, ни уединение не помогали. Идей не было…

— Я знал, что рано или поздно это произойдет, — мрачно произнес Вуд, продолжая расхаживать по комнате. Он вообще любил, работая, рассуждать вслух — это помогало думать. — Читатель требует сенсаций. А разве современного человека чем-нибудь удивишь? И тем не менее, все жаждут необычайного! Они не желают просто так читать о научных открытиях — пусть даже самых выдающихся. Им обязательно подавай что-нибудь из ряда вон выходящее… Впрочем, Вуд в глубине души отлично понимал, что сенсаций требуют даже не столько читатели, сколько редактор. Он давно уже привык писать прежде всего для редактора и смирился с этим.

— Но я не могу изобретать сенсации без конца, черт побери! Ведь они должны быть не только сногсшибательными, но и правдоподобными. Все… Я исчерпался!.. Конец…

Вуд прекратил свои метания и плюхнулся в кресло. Взгляд его потух, стал безразличным и отсутствующим.

Неизвестно, сколько времени пребывал бы он в таком состоянии, если бы его внимание не привлекло странное явление. Прямо перед ним в широком простенке между двумя окнами висели три пейзажа в деревянных рамках, подаренные Вуду знакомым художником. Они были подвешены на шелковых шнурках, привязанных к тонкой металлической трубке, укрепленной под самым потолком. Вуду показалось, что все три картины стали медленно ползти вверх по стене, как если бы кто-то начал вращать трубку, наматывая на нее шнурки.

Глаза Тима, следуя за движением картин, полезли на лоб.

— Фу, дьявол! — пробормотал он и даже повертел головой, чтобы избавиться от наваждения. — Я вроде сегодня не пил ничего крепкого…

Картины так же медленно поползли вниз и заняли свое обычное положение.

— Нет, так можно свихнуться, — Вуд решительно поднялся с кресла и, захватив по дороге чистый лист бумаги, присел к столу. — Надо работать.

Секунду поразмыслив, он потянулся за шариковой ручкой, лежавшей на другом конце стола. И тут же стремительно отдернул руку, словно прикоснулся к раскаленному железу: ручка сама собой откатилась на другой край стола. Вуд повторил попытку, но ручка вновь отпрыгнула в сторону.

Однако чувство юмора, не раз выручавшее Вуда в самых сложных ситуациях, не изменило ему и на этот раз.

— Это становится любопытным, — произнес, он усмехнувшись. — Уж не завелись ли в моем доме привидения? Вот было бы чудесно — этого мне хватило бы до конца жизни.

Он внимательно оглядел комнату, однако ничего необычного не обнаружил. Все предметы находились на своих законных местах и не проявляли ничего такого, что было бы запрещено законами природы.

— Ну, ну… — даже с некоторым разочарованием протянул Вуд. — Значит, показалось.

И в то же мгновение лист бумаги, лежавший перед ним, вспорхнул в воздух и, повиснув перед самым его лицом, несколько раз легонько пощекотал его по носу.

— Великолепно! — в восторге закричал Вуд. — Это именно то, чего мне не доставало…

Он бросился к пишущей машинке, торопливо вложил в нее чистый лист и напечатал заглавие будущей статьи: „Привидения возвращаются!“.

Потом рывком перевел каретку и, на мгновение остановившись, стал прикидывать в уме первую фразу. Но машинка вдруг ожила и, словно буквопечатающее устройство электронно-вычислительной машины, бодро отстукала сама собой:

„Ты меня не боишься?“

Вуд ошарашенно поглядел на возникшую столь необычным образом фразу. Но он уже стал втягиваться в эту странную игру.

„Я рад приветствовать тебя!“ — отпечатал он ответ.

Некоторое время машинка „молчала“, потом снова застрекотала сама собой:

„Поиграй со мной“.

— Вот так штука! — восхищенно закричал Вуд и стукнул кулаком по журнальному столику с такой силой, что стоявшая на нем машинка со звоном подпрыгнула. — Разрази меня гром, никогда не слышал, чтобы привидения играли с людьми в какие-либо игры.

„Я не привидение, — отпечатала машинка. — Я с другой планеты“.

— Час от часу не легче! — вырвалось у Вуда. — Где же ты есть?

Машинка вновь заработала:

„Я рядом с тобой. Но ты не можешь меня ни увидеть, ни ощутить — я так устроен. Но я тебя слышу… Поиграй со мной“.

„Поиграть? — лихорадочно соображал Вуд. — Но в какую игру я могу играть с существом, которого не вижу и не слышу? Не в прятки же, в конце концов? Достаточно и того, что мы хоть и с грехом пополам, но разговариваем. И даже успели перейти на, ты“».

— Откуда ты знаешь наш язык? — спросил Вуд.

«Мы его изучили», — отстукала машинка.

Изучили?.. Тогда, может быть…

Вуд перевел машинку на крупный шрифт и отпечатал на свободном месте первую пришедшую на ум букву— «С».

— Будем по очереди приставлять к этой букве справа и слева любые другие буквы, — объяснил он. — Но так, чтобы не получилось законченного слова. У кого получится — тому штрафное очко. И так до пяти штрафных очков. Кто первый наберет — тот проиграл.

Валик пишущей машинки завертелся, продвинув лист, и на чистом месте появился вопрос инопланетянина:

«А как называется эта игра?»

— Мы обычно называем ее игрой в «балду», — немного поколебавшись, сообщил Вуд. — Вместо штрафных очков проигравшему сперва записывается буква «б», потом «а» — и так до тех пор, пока у одного из играющих не наберется все слово «балда». Но может быть, тебе непонятно его значение?

«Нет, почему же, — был ответ. — Я все понимаю. Балда — это „чудаковатый дурачок“».

— Ха, — рассмеялся Вуд, — очень даже неплохо!.. Ну, если так, то начнем.

Валик крутанулся в обратную сторону, один из рычажков ударил по бумаге и возле буквы «С», напечатанной Вудом, с правой стороны появилась буква «А».

— Так, — прокомментировал Вуд, — не слишком замысловато, но для начала вполне сносно.

Немного подумав, он припечатал слева еще одну букву «С».

— Вот так-то будет похитрее, — Вуд имел в виду слово «пассат», заканчивавшееся на инопланетянине. — Что, неплохую я задал тебе задачку?

Вместо ответа машинка тут же припечатала справа к трем уже имеющимся буквам букву «Д». Вуд растерянно уставился на возникшее сочетание:

— Вот так штука!..

На ум ему пришло только два слова, в которые входило это сочетание: «рассада» и «ссадина». Но оба заканчивались на нем самом. Тут же он, правда, вспомнил еще одно подходящее слово: «рассадник», но и оно не спасало.

— Ловко! — вздохнул Вуд, признавая свое поражение. — Что ж, запомним — у меня «б». Теперь начинай ты.

Машинка продвинула лист и на свободном месте напечатала мягкий знак…

На этот раз Вуд проиграл еще быстрее. И вообще скоро все было кончено с малоутешительным для него счетом 0:5.

— Реванш? — неуверенно спросил Вуд.

— Эта игра мне наскучила, — сообщил инопланетянин. — Придумай что-нибудь другое.

— Хорошо, — согласился Вуд и вдруг с запоздалым сожалением сообразил, что мог и не проиграть в первом туре игры в «балду». Ему пришло в голову еще одно подходящее слово: «глиссада». Надо было не сдаваться, а приписать к сочетанию «ССАД» справа букву «А», и инопланетянин вряд ли сумел бы выпутаться из такой ситуации. Правда, от этого окончательный результат вряд ли существенно изменился бы, но все же счет не был бы «сухим». Был бы забит, как любят говорить спортивные комментаторы, гол престижа…

— Вот что, — предложил Вуд, — будем составлять слова. Из букв, входящих в какое-нибудь слово. Срок, скажем, пятнадцать минут — кто больше…

«Понял», — сообщил инопланетянин. — «Жду слова».

Вуд заправил в машинку чистый лист и напечатал в разрядку первое пришедшее на ум слово: «драгоценность». Потом положил еще один лист перед собой на журнальный столик, потянувшись взял с большого стола шариковую ручку, которая на этот раз не делала попыток ускользнуть, и написал в верхнем углу то же слово.

— Итак, срок пятнадцать минут… Начинаем!

Машинка мгновенно застрекотала. Не успел Вуд сочинить и трех слов, как на листе инопланетянина вырос длинный столбец. И машинка продолжала работать в бешеном темпе хорошего компьютера… Ровно через 15 минут стук прекратился. К этому моменту Вуду удалось придумать 63 слова. Инопланетянину—155! Вуд пробежал глазами первый столбец: ценность, рога, дорога, гора, тор, неон, аргон, грот, цена, ось, ген, град, сон, нос, стон, сад, сода, род, десна, нога, огонь, рента, тога, ад… Ничего не скажешь, инопланетяне, видимо, неплохо изучили земную цивилизацию, слова говорили о том, что им известно и строение человеческого тела, и физика, и химия, и история человечества, и многое другое.

Вуд картинно поднял руки:

— Сдаюсь!.. Что будем делать дальше?

«Играть», — напечатала машинка.

«Во что бы это? — подумал Вуд. В нем уже пробудился спортивный азарт, проигрывать больше не хотелось. — Я должен поддержать честь земной цивилизации. Надо придумать такую игру, в которой наши шансы были бы равны…»

Вуд стал лихорадочно перебирать в уме все известные ему игры. Домино? Слишком скучно и долго, тем более вдвоем. К тому же здесь у него домино и не было. Настольный теннис? Но эта мысль показалась Вуду настолько нелепой, что он даже рассмеялся: как можно играть в настольный теннис с невидимкой? Может быть, бильярд?.. Ну, разумеется, бильярд! Как же он не подумал об этом сразу?.. Вуд любил эту игру и считался превосходным бильярдистом. Мало кто из знакомых мог ему успешно противостоять. И, сооружая свой загородный домик, он оборудовал в нем отличную бильярдную.

— Перейдем в соседнюю комнату, — вскакивая с места, громко предложил Вуд, словно опасался, что инопланетянин его не услышит.

Он распахнул дверь в бильярдную, потом, стукнув себя по лбу, вернулся назад, взял машинку, перенес ее и поставил на стул рядом с бильярдом.

«Начнем же!» — нетерпеливо отстукала машинка.

Вуд взял в руки кий.

— Игра заключается в том, — приступил он к объяснению, — чтобы загонять шары вот в эти отверстия — лузы.

Будем играть в русскую пирамиду. На шарах нарисованы числа от одного до пятнадцати. Выигрывает тот, кто первым наберет 71 очко. Бить можно только одним шаром — вот этим полосатым, его называют «биток». И заранее предупреждать. Скажем так… — Вуд оглядел зеленое суконное поле, на котором беспорядочно разместились шары, — двенадцатого третьим в правый угол…

Он наклонился над столом и, почти не целясь, ударил. Двенадцатый, даже не задев края лузы, мягко скользнул в сетку.

«Понял! — отпечатала машинка. — Давай же скорее играть».

— Какое нетерпение, — подумал Вуд, выравнивая шары деревянным треугольником.

Он установил биток на начальную точку и расчетливо пустил его таким образом, что шар, ударившись в задний борт, тихо присоединился к остальным, не нарушив начального построения.

— Твоя очередь, — объявил Вуд и только тут подумал о том, сможет ли инопланетянин вообще играть в эту игру? Как он будет держать кий? Ведь Вуд совершенно не представлял себе, как он выглядит. Впрочем, даже само это слово «выглядит» в данном случае явно не подходило…

Однако сомнения Вуда тут же разрешились: биток сам собой резко крутанулся и развалил состоящий из шаров треугольник. Шары стремительно раскатились во все стороны.

Лихо! — подумал Вуд, наблюдая за битком. — Мне предоставляется неплохой шанс!

— Фьють!.. — присвистнул он тут же.

Биток медленно, словно нехотя, откатился к углу стола и, входя в самую лузу, остановился в каком-нибудь миллиметре от края. С такой позиции произвести результативный удар было абсолютно невозможно.

— А он — не промах! — восхитился Вуд. — Так быстро уловить суть игры!

Секунду поразмыслив, он ударил без заказа, просто постарался поставить биток в неудобное положение. Проводив полосатый шар взглядом, удовлетворенно усмехнулся: пусть теперь попробует.

Застучала машинка. Вуд посмотрел на листок и не поверил своим глазам: «третьим шаром в тринадцатый, тринадцатым от двух бортов в седьмой, седьмым в пятнадцатый, пятнадцатый от третьего в правый угол».

Невероятно! Вуд подскочил к столу. Как раз в этот момент биток, сорвавшись с места, ударился о длинный борт и с силой щелкнул по шару с цифрой «три». «Тройка» врезалась в «тринадцатый», который, в свою очередь, отразившись от двух бортов, — короткого и длинного, толкнул «семерку». «Семерка» нежно срезала шар с номером «пятнадцать» и тот покатился по направлению к угловой лузе, однако, явно не попадая в нее. Вуд было удовлетворенно ухмыльнулся, но в последний момент дорогу «пятнадцатому» пересекла продолжавшая все еще катиться после удара «тройка». Шары мягко коснулись друг друга и «пятнадцатый» беззвучно упал в лузу…

Вуд от изумления даже рот раскрыл — за всю свою богатую бильярдную практику ему ни разу не приходилось видеть ничего подобного. А инопланетянин одну за другой заказывал все более головоломные комбинации, казавшиеся совершенно невыполнимыми. Но тем не менее шары послушно падали то в одну, то в другую лузу. Вуд едва успевал их вынимать. Когда количество очков, набранных инопланетянином, перевалило за 50, Вуд отложил в сторону кий. И не ошибся: через три удара все было кончено.

«Сыграем еще раз»? — быстро отпечатала пишущая машинка.

Должно быть, игра на бильярде пришлась инопланетянину по вкусу.

— Пожалуй, не стоит, — протянул Вуд, не в силах скрыть своего разочарования, ведь он возлагал на бильярд немало надежд. — Лучше сыграем в еще какую-нибудь игру…

После трех сокрушительных поражений Вуду стало ясно, что тягаться с инопланетянином в таких играх, где все решает запас знаний, или умение, или точный расчет — ему не под силу. Судя по всему, мозг этого невидимки не уступает вычислительной машине высокого класса и способен быстро решать весьма сложные задачи. Видимо, шансы на успех могут появиться только в том случае, когда результат игры зависит от чисто случайных обстоятельств. Правда, одержать победу в такой игре — невелика заслуга, но по крайней мере сама игра будет вестись на равных…

— Ясно, попытаемся сыграть в кости, — решил Вуд и достал с полки коробочку с двумя небольшими кубиками, выточенными из слоновой кости, — подарок одного индийского коллеги.

— Будем по очереди бросать эти кубики, — объяснил Вуд. — Выиграет тот, кто первым наберет, скажем, пятьдесят очков. Но, после того как кубики брошены, их нельзя останавливать и вообще к ним прикасаться, — предусмотрительно добавил он, вспомнив о необыкновенных возможностях своего партнера.

— Начнем… — Вуд отодвинул в сторону остававшиеся на бильярде шары и выбросил оба кубика на зеленое сукно.

Перевернувшись по нескольку раз, они остановились. На их верхних гранях оказалось три и четыре углубления, закрашенных черной краской.

— Семь очков, — подытожил Вуд. — Теперь твоя очередь.

Кубики тут же подпрыгнули в воздух и, прокатившись через всю поверхность стола, остановились. Взглянув, Вуд увидел две шестерки — 12 очков. Может быть, случайность? Он снова взял кубики и бросил второй раз, однако, уже с меньшей долей уверенности. Выпали шестерка и пятерка.

«Не так уж плохо, — подумал Вуд, приободрившись. — Поглядим, что будет дальше…»

Кубики снова сами собой подскочили, покатились и замерли. И снова — две шестерки.

Партию Вуд заканчивал уже без всякого интереса. А инопланетянин всякий раз выкидывал по две шестерки. Набрав после четырех попыток 48 очков, он последним ходом выбросил две единички и, таким образом, набрал условленную сумму точно очко в очко.

И в этой игре Вуд уступил. И у него не было никаких оснований подозревать своего невидимого партнера в нечестности. Вероятно, он умел так рассчитывать силу броска, что кости совершали определенное число оборотов и останавливались нужными гранями вверх.

«И случайность не помогла, — разочарованно подумал Вуд. — Впрочем, какая же это случайность, если ее можно точно рассчитать заранее? Это для меня — случайность, а для него… Нужна абсолютная случайность, непредсказуемая».

И тут Вуд вспомнил об одном из фундаментальных принципов квантовой физики — принципе неопределенности. Ему часто приходилось вести беседы с физиками, работавшими в этой области, писать популярные статьи о явлениях, происходящих в микромире, и он неплохо во всем этом разбирался.

Принцип неопределенности! Святая святых физики микропроцессов. Принцип, из которого следует, что поведение отдельной микрочастицы, например электрона, не может быть точно предвычислено заранее — оно подчиняется только законам теории вероятностей. А они применимы лишь к достаточно большому числу событий.

Вуд направился к телевизору, стоявшему в дальнем углу бильярдной, и переключил его на игровой блок.

«Поскольку одной из главных составных частей этого блока является генератор случайных величин, в работе которого важную роль играют электронные процессы, — рассудил он, — данные, вырабатываемые этим блоком, совершенно непредсказуемы».

— Надо назвать любые шесть чисел от одного до пятидесяти, — приступил Вуд к очередному объяснению. — После этого нажимается кнопка и на экране появляются шесть чисел, выбранных случайным образом специальным устройством, пристроенным к телевизору. Кто из нас угадает большее число раз, допустим, из пяти попыток, — тот и будет победителем. Я начинаю… Скажем: 3, 8, 17, 21, 46, 48. А теперь посмотрим, насколько удачным был мой выбор.

Вуд нажал кнопку на выносной панели и на экране мгновенно появились крупные цифры: 2, 17, 29, 35, 36, 41.

— Одно совпадение, — прокомментировал Вуд. — Одно очко. Твоя очередь…

«6, 23, 34, 41, 43, 49», — отбила машинка.

Вуд вновь нажал кнопку игрового блока и с интересом посмотрел на экран: 5, 23, 34, 42, 43, 50.

«Ага, на этот раз только три „попадания“, — кажется, дело идет на лад», — отметил про себя Вуд.

Во второй серии инопланетянин угадал дважды. В третьей — четыре раза. Четвертая попытка оказалась стопроцентной — совпали все шесть чисел. Наконец, в пятой серии результат вновь оказался более скромным — всего два угаданных числа. Таким образом, гость из космоса в общей сложности угадал 17 раз. За это же время Вуду удалось правильно предсказать числа, появлявшиеся на экране, только трижды. Он вновь проиграл и опять с крупным счетом. Но и результат инопланетянина на этот раз тоже не. был абсолютным.

«Ну что же, — с удовлетворением подумал Вуд, — на этот раз мое поражение вполне почетно. А победа инопланетянина не столь безоговорочна. Хотя он, видимо, располагает возможностью прогнозировать ход микропроцессов значительно точнее, чем это научились делать наши земные физики… А что, если?..»

Инопланетянин вполне успешно состязался с блоком случайных величин. Вероятно, он не уступил бы и любому самому совершенному компьютеру. А человеку?.. Ведь в чем соперничал с ним Вуд? В объеме памяти, в быстроте извлечения из нее необходимых сведений, в точности расчета… В быстроте… в точности… А в интеллекте?

Вуд решительно подошел к книжному шкафу, достал шахматную доску и поставил ее на журнальный столик рядом с машинкой. Несмотря на постоянные занятия журналистикой, а может быть, именно благодаря им, Вуд был разносторонним человеком. Обладая математическим складом ума, он играл в шахматы в силу хорошего мастера, хотя и не выступал в соревнованиях.

— Посмотрим, посмотрим, — бормотал он, расставляя фигуры…

Минут десять ушло на объяснение правил. Потом, чтобы проверить, как инопланетянин их усвоил, Вуд задал ему несколько шахматных задач — двухходовок и трехходовок. Гость из космоса справился с ними мгновенно. Тогда Вуд предложил ему два довольно сложных этюда. И они были решены за несколько секунд… Можно было приступить к игре.

Вуд установил фигуры на исходные позиции.

— Ты начинаешь, — сказал он. — Белыми.

По привычке он выжидательно посмотрел на машинку, но в этот момент белая пешка на е2 сама собой передвинулась на е4.

«Ну, конечно, — сообразил Вуд, — если он может печатать на машинке и двигать бильярдными шарами, так почему бы не управлять и шахматными фигурами?»

На доске развернулось жаркое сражение. Сперва космический пришелец отвечал довольно быстро, и хотя и не был посвящен в тонкости теории дебютов, играл безошибочно. Но по мере того, как обстановка на доске осложнялась, ответов инопланетянина приходилось ждать все дольше и дольше и его игра становилась все более уязвимой. Видимо, он уже не успевал достаточно далеко просчитывать все возможные варианты. И тогда Вуд резко обострил игру. Положение на доске стало настолько сложным и запутанным, что сколько-нибудь обстоятельный просчет вариантов стал практически неосуществимым делом. В такой ситуации выручить могла лишь шахматная интуиция.

— Что ж, посмотрим, посмотрим, — пробормотал Вуд, жертвуя коня.

Он и сам не мог бы в этот момент сказать, к каким последствиям способен привести сделанный им ход. Но богатое шахматное чутье подсказывало ему, что белые, независимо от того, примут ли они предложенную жертву или отклонят ее, все равно попадут в трудное положение.

Инопланетянин взял коня и через три хода Вуд поставил его перед не слишком приятным выбором: или потерять ладью, или возвратить легкую фигуру, но получить при этом проигранную позицию…

На этот раз пришелец довольно долго не давал о себе знать.

«Ага, — торжествующе заключил Вуд, — нашлось и у вас уязвимое местечко. Не все же тебе одерживать верх…»

И вдруг, вместо очередного передвижения фигуры на доске, застучала пишущая машинка.

«Я не могу доиграть партию, — прочел Вуд. — За мной прибыли…»

И все!

Вуд испытал такое чувство, будто его в чем-то обманули.

Победа была так близка, его первая и самая важная победа над инопланетянином. Победа, которая должна была доказать если и не преимущество земного человеческого интеллекта, то, по крайней мере, его достаточно высокий уровень, дающий право на космические контакты. И вдруг эта столь желанная победа уплыла прямо из рук…

Но Вуд тут же одернул себя. Разве так уж важно, поставлена ли последняя точка? Куда важнее то, что он все-таки переиграл инопланетянина, несмотря на все его вычислительные возможности. Да разве только это важно?!

Вуд вскочил. Только сейчас ему вдруг открылась значительность того, что произошло. Охваченный игровым азартом и профессиональным азартом газетчика, натолкнувшегося на сенсацию, он как-то совершенно не подумал об этой стороне дела, не отделил этой реальной сенсации от всех других, сочиненных им самим и существовавших только на бумаге…

Он еще подумал, что, может быть, самое главное даже не в том, что теперь существование внеземных цивилизаций стало неопровержимым фактом, и не в том, что человек дорос до того уровня, который открывает возможность общения с инопланетными разумными существами, даже совершенно непохожими на землян, а главное в том, что контакт с ними возможен и осуществим. И Вуд теперь знал — каким путем…

Дежурный офицер вошел в кают-компанию. А следом за ним задорно улыбающийся и видимо вовсе не чувствовавший себя виноватым Чак.

— Командир, я его доставил, — доложил офицер.

Командир сурово посмотрел на Чака. Но тот продолжал независимо улыбаться.

— Я вас слушаю, — сказал Командир, переводя взгляд на офицера…

К концу доклада морщины на лице Командира исчезли, а глаза заблестели.

— Это грандиозно! — воскликнул Физик.

— Теперь мы знаем, как действовать! — присоединился Астроном.

— Не будем спешить, — сказал Командир. — Надо все тщательно продумать, взвесить, разработать. Этим займутся следующие экспедиции. Но, я думаю, ключ найден!..

А в это время на Земле, в маленьком домике, затерявшемся в густой листве вековых деревьев, журналист Тим Вуд торопливо вложил в пишущую машинку чистый лист бумаги и, ударяя по клавишам, напечатал название своей новой статьи, самой важной из всех, которые когда-либо были им написаны. Это название состояло из двух слов: «Контакт — игра!».

«Игра — жизненно важная потребность любого живого существа, и, прежде всего, разумного, — печатал он, не останавливаясь. — И можно предполагать, что это справедливо не только для живых существ, обитающих на Земле, но и для жителей любого другого мира, какими бы они ни были. Это — то общее, что роднит разумных обитателей Вселенной…»

К вечеру статья была готова. Вуд вытащил из машинки последний листок и вышел на крыльцо. В летнем черном небе мерцали звезды. Вглядываясь в его бездонную глубину, Вуд заметил короткую голубоватую вспышку. Возможно, это стартовал к своей звезде инопланетный корабль. А может быть, Вуду это только показалось.

При всей условности сюжета и фабулы рассказа «Шалун», он затрагивает вполне реальную проблему, связанную с программой поиска разумной жизни во Вселенной, а именно — вопрос о возможности контактов с космическими цивилизациями.

Если подобные цивилизации действительно существуют, то вероятность встретить такое общество разумных существ, которое похоже на земное человечество, прошло аналогичный путь социального развития и располагает такими же научными знаниями — чрезвычайно мала. Но это означает, что научная картина мира, построенная человечеством, и научная картина мира, созданная другой цивилизацией, скорее всего существенно отличаются одна от другой. Они могут даже не пересекаться. Ведь научная картина мира — это конечный «срез» бесконечно разнообразной объективной реальности, характер которого непосредственно зависит от всей предыстории практической и познавательной деятельности данной цивилизации.

Поэтому установление взаимопонимания с другими цивилизациями, если они существуют, представляет собой задачу необычайной сложности.