Научные идеи А.Д. Сахарова сегодня

Поясню: всё, видимое нами и нашими приборами вещество ("светящаяся" материя), составляет лишь 5% массы Вселенной; 25% — "скучивающаяся", т.е. сконцентрированная в галактиках, загадочная "тёмная материя", о существовании которой известно косвенно — по её гравитационному воздействию на динамику расширения Вселенной и на движение видимых нами звёзд; остальные 70% массы Вселенной — не менее загадочная равномерно распределённая в пространстве "тёмная энергия", проявляющаяся, как было сказано, в общем ускорении Вселенной. Ранее существовавшие космологические модели предполагали, что расширение Вселенной замедляется, со временем сменится сжатием и конечным коллапсом (“Big Crunch”), в котором неизбежно сгорит всё живое и неживое. Напротив, наличие небольшой положительной космологической постоянной гарантирует вечное расширение Вселенной и спасает нас от указанной вселенской катастрофы.

Вызов теоретикам состоит в том, что современная теоретическая физика не может предложить даже гипотетических естественных объяснений обнаруженной экспериментаторами космологической постоянной ("энергии вакуума"), величина которой сопоставима со средней плотностью материи во Вселенной. Но если плотность материи вычислима, и её малость объясняется большим современным объёмом расширяющейся Вселенной, то космологическая постоянная — это параметр исходной теории. Задавать, как говорится, "руками" сверхмалое значение фундаментальной мировой константы нелепо. А вот откуда она такая взялась пока остаётся великой загадкой. Разумеется, в попытке найти разгадку возникло немало разных моделей и теорий, включая гипотезу, что тёмная энергия — не константа, а потенциал некоего специально введённого медленно меняющегося скалярного поля, получившего название "квинтэссенция". Но всё это пока что очень искусственно. Жаль, что Андрей Дмитриевич не дожил до этой интересной ситуации. Возможно, он предложил бы нечто совершенно неожиданное для выхода из сложившегося теоретического тупика.

"Испарение чёрных мини-дыр и физика высоких энергий" [51]

Эта работа, как и предыдущая, была написана в ссылке, но уже после победы Сахарова в его долгосрочных голодовках, т.е. в конце 1985 — начале 1986 гг., когда Елена Георгиевна находилась в США на лечении. Чёрная дыра — объект такой концентрации массы, а значит и силы тяжести, что на неё обратно "падает" даже свет, испущенный вверх. Поэтому для удалённого наблюдателя она не светится, является чёрной. Образно, используя язык ньютоновской теории тяготения, для чёрной дыры значение "второй космической скорости" превышает скорость света. Гипотезу о возможности возникновения чёрных мини-дыр на ранней стадии расширения Вселенной, когда плотность вещества достигала гигантской величины, впервые высказал знаменитый Стивен Хокинг. Для иллюстрации: если водяной шар радиуса один километр сжать до размера протона, то возникнет чёрная мини-дыра такого же размера; ясно, что такие плотности возможны только в условиях Большого Взрыва. Классически чёрная дыра стабильна и, раз возникнув, будет существовать вечно. Однако Хокинг показал, что должно происходить квантовое испарение чёрной дыры, время испарения пропорционально кубу радиуса чёрной дыры, чем меньше радиус (или масса), тем оно меньше. Для указанной чёрной мини-дыры размера протона это время примерно равно времени существования Вселенной — десять миллиардов лет; значит мы можем в принципе стать свидетелями, современниками распада такой чёрной мини-дыры.

В своей работе Сахаров исследует возможности наблюдения испарения чёрных мини-дыр, доживших до нашей эпохи, обращая особое внимание на вклад в этот процесс частиц тёмной материи ("теневого мира"). Из Отчёта Сахарова в Теоротдел 1986 года:

В работе обсуждаются возможности проверки представлений физики высоких энергий, связанных с наблюдениями при испарении чёрных мини-дыр — если они будут обнаружены. Указано, что изучение температуры испускаемых частиц в функции времени и их спектра может дать сведения о существовании "теневого мира" и о характерных чертах теории при самых высоких энергиях, включая энергию "великого объединения" и планковскую. Дана оценка образования частиц с конечной массой, а также обсуждается образование монополей и струн.[52]