Юный техник, 2013 № 08

Космическое пространство настолько огромно, что осознание его размеров и формы не поддается человеческому разуму. Однако двое аспирантов — Теял Бхамре из Принстонского университета и Дэвид Аасен из Калифорнийского технологического института — разработали новый математический инструмент, который должен помочь раскрыть форму Вселенной.

Официально говорится, что способ основывается «на принципе квантовых флуктуаций и вызываемых ими колебаний пространства-времени». Согласитесь, не очень понятно. А потому сами исследователи нашли весьма простую аналогию, чтобы рассказать о сути своих исследований.

«Если постукивать металлической ложечкой по хрустальной вазе, то по звуку можно определить некоторые физические характеристики сосуда, включая размер, форму и даже толщину стенок», — пишут они.

И это на самом деле так. Вспомните хотя бы, как продавцы в магазине посуды постукивают карандашиком по фарфоровым чашкам и хрустальным бокалам, чтобы на слух определить, нет ли в них трещин. По звуку также несложно выявить, насколько велик тот или иной сосуд, — чашки больших размеров дают отзвук более низкой тональности. Наверное, если заняться этой проблемой всерьез, то после серии исследований можно будет даже сказать что-либо более-менее определенное и о форме предмета, по которому стучат.

Но чем и как «постучать» по Вселенной? Этого, похоже, не представляют себе и Теял Бхамре с Дэвидом Аасеном. А потому пошли на хитрость. Они полагают, что в ходе постоянного расширения Вселенной, которое происходит и в наши дни, в ней имеют место некие квантовые флуктуации (изменения), следствием которых являются колебания пространственно-временной материи.

Говоря проще, когда мы стучим по чашке, возникают акустические колебания в воздухе. Когда появляются квантовые флуктуации, тоже происходят некие колебания, которые несут в себе информацию о форме Вселенной.

Чтобы по акустическим колебаниям определить форму предмета, авторы работы попытались использовать теоремы спектральной геометрии. В итоге им удалось написать уравнения, позволяющие определить форму объекта по звуку, который он издает.

Иными словами, чтобы расшифровать колебательные движения пространственно-временной материи и узнать с их помощью форму структуры Вселенной, специалисты попробовали объединить общую теорию относительности с квантовой теорией. Из этого, по крайней мере, уже получились две диссертации. Но до окончательных результатов исследований еще далеко. Конкретных сроков пока никто не называет даже приблизительно.

Тем не менее, кое-какая польза от таких теоретических изысков уже есть. Профессор Университета Вашингтона Джон Крамер воссоздал на основе реликтового микроволнового излучения колебания вещества в ранней Вселенной и превратил их в звуки. В качестве исходных данных Крамер использовал результаты измерения микроволнового излучения, полученные недавно космическим телескопом «Планк». Они отражают колебания температуры в ранней Вселенной, которые, в свою очередь, могут быть отпечатком колебания вещества. «Исходные волны были не вариациями температур, а настоящими звуковыми волнами, которые распространялись по Вселенной», — пояснил физик.

Данные микроволнового излучения ученый преобразовал при помощи компьютера в колебания. Чтобы звуки стали доступны человеческому уху, их частоту пришлось повысить в 1026 раз. На записях слышно постепенное усиление низких тонов. Это, по словам Крамера, отражает расширение Вселенной, «растягивающей» волны колебаний.

Результаты работы физика отражают колебания, которые происходили во Вселенной, когда ее возраст составлял всего от 380 до 760 тыс. лет. Сейчас этот возраст насчитывает примерно 13,4 — 13,7 млрд. лет.

Реликтовое микроволновое излучение является одним из главных открытий современной космологии.

Наряду с красным смещением оно считается одним из важнейших доказательств Большого взрыва. Структура реликтового излучения позволяет заглянуть во Вселенную до того, как в ней зажглись первые звезды. Но понять, как она выглядела, все же довольно затруднительно. Многое ли вам, к примеру, понятно из спектрограммы, представленной на фотографии?..

Лично мне все это пока напоминает известную басню о том, как слепые пытались представить себе облик слона, ощупывая по отдельности части его тела…

Прослушать звуки Большого взрыва вы можете по ссылке http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=l()pNI5DjxC0 или, поскольку набрать ее без ошибок будет непросто, набрав в любой поисковой системе фразу: Sound of the Big Bang mp3.

Г. МАЛЬЦЕВ

ВЕСТИ С ПЯТИ МАТЕРИКОВ