Свет во тьме. Черные дыры, Вселенная и мы

Когда наша Солнечная система еще только формировалась, хаос был даже большим, чем сегодня. В те незапамятные времена наша планетная система была заполнена множеством малюсеньких планет и маленьких планетоидов. Они – один за другим, как качели, – все сильнее раскачивались туда-сюда, а иногда их и вовсе выбрасывало за пределы Солнечной системы. В результате взаимодействий большие планеты стали мигрировать либо к центру, либо к периферии. Согласно модели Ниццы, разработанной моим коллегой Алессандро Морбиделли с соавторами, Уран и Нептун в какой-то момент, возможно, даже поменялись местами. В нашей Солнечной системе далеко не всегда все было так, как сегодня. Малые планеты, которым удалось выжить и пережить хаос и травлю, длившиеся миллиарды лет, просто счастливчики.

Между прочим, одна из этих оставшихся малых планет, которая числится в реестре Центра малых планет Международного астрономического союза под номером 12654, с 2019 года носит имя Хайнофальке и движется вокруг Солнца по довольно вытянутой орбите. Мой пожилой руководитель прокомментировал это так: “Она вам соответствует”[43]. И я ответил: “Она и впрямь очень похожа на меня. Вероятно, в раннем возрасте ее третировали, и теперь она никому больше не позволит столкнуть себя с орбиты”.

Теория хаоса применима не только к нашей Солнечной системе, но и ко многим другим системам, и она накладывает фундаментальные ограничения на наши возможности узнать будущее. Однако это не означает, что вообще ничего нельзя предсказать. Например, мы можем дать задание компьютерам с помощью статистических методов вычислить, как в течение длительных периодов времени малые планеты будут развиваться в коллективе. Правда, полученные данные не могут, к сожалению, ответить на конкретные вопросы, например, определить точное будущее местонахождение астероида Хайнофальке. Я искренне надеюсь, что его траектория никогда не приведет его к Земле. Мне было бы чрезвычайно неприятно услышать однажды в новостях, что Хайнофальке только что разрушил Нью-Йорк!

К счастью, на сегодняшний день в нашей Солнечной системе установилось некоторое затишье и каждая планета нашла более или менее стабильное место. Нет никаких оснований опасаться, что одна из планет может в обозримом будущем в какой-то момент покинуть Солнечную систему, и даже маленький Меркурий кажется достаточно устойчивым, чтобы противостоять гравитационным атакам более крупных планет, – именно потому, что он хорошо и надежно обустроился поблизости от горячего Солнца.

Математически мы рассматриваем взаимное притяжение и отталкивание планет друг от друга как незначительные возмущения, которые возможно рассчитать. Эллиптические орбиты постепенно смещаются относительно друг друга, так что в определенных пределах можно точно предсказать прецессию перигелия каждой из них. В течение нескольких столетий, за которые у нас накопились измерения, вклад компоненты, связанной с хаосом, в движение планет должен быть исчезающе малым. Эти расчеты, основанные на теории возмущений, успешно применялись в небесной механике и привели в 1846 году к открытию Нептуна[44].

Давайте ненадолго вернемся в XIX век. Астрономы подробно рассчитали орбиты всех планет… Ну, не то чтобы всех… Одна маленькая непокорная планета по-прежнему скрывала от астрономов свои секреты. Если учесть влияние всех остальных планет, то ось эллиптической орбиты Меркурия должна поворачиваться на 5,32 угловой секунды в год. Однако на самом деле она поворачивается со скоростью 5,74 угловой секунды в год – годовое расхождение составляет 0,42 угловой секунды.

Давайте представим себе, насколько ничтожна эта разница. Если вы делите именинный торт на двенадцать частей, то каждая часть будет представлять собой сектор с углом в 30 градусов. Затем, если вы сможете разделить каждый кусок на 1800 секторов, угол в каждом из них будет равен одной угловой минуте. А если каждый из полученных секторов снова разделить на 60 секторов, то угол в каждом из них будет равен угловой секунде. Если мы ошибемся на 0,4 угловой секунды и один кусок у нас получится больше других на этот угол, то, при диаметре торта 30 сантиметров, его толщина будет в 300 раз меньше толщины человеческого волоса.

Вы должны быть настоящим педантом, чтобы придраться к результату при таком маленьком несоответствии. Но даже минимальная разница со временем накапливается, и такого рода вещи настораживают физиков. Если результаты измерений для орбиты Меркурия не согласовывались с теорией, то либо измерения были неточными, либо теория ошибочна. Может быть, кто-то упустил какую-то крошечную деталь? Если да, то какую, где и почему?