Ikreiz, kad mēs pārkāpjam zināšanu robežas, pastāv riski un atlīdzības iespējas. Pastāv daudzi riski: neatrast neko jaunu, veikt neveiksmīgu vai nederīgu eksperimentu, izraisīt postījumus, ja viss iet greizi. Bet ieguvumi var būt milzīgi: jaunas zināšanas, jaunas tehnoloģijas un sasniegumi visai cilvēces zinātnei.
Viena no vietām, kas to visu iemieso, ir lielais hadronu sadursme (LHC) CERN, kur mēs sākām sadurties ar protoniem ar visaugstāko enerģiju, kāda jebkad sasniegta daļiņu paātrinātājā. Pirms pāris gadiem mēs pārspējām veco rekordu - 2 TeV (teraelektronvoltus jeb 1012 eV), kurus uzstādīja Fermi laboratorija - paātrinot daļiņas līdz 3,5 TeV un sadurot tās kopā, sasniedzot 7 TeV kopējās enerģijas. Šis atklājums ne tikai ļāva mums ne tikai radīt milzīgu skaitu nenotveramu fundamentālo daļiņu (augšējā kvarka, W un Z bozoni), bet arī atklāt pilnīgi jaunu fundamentālo daļiņu, pēdējo no Standarta modeļa neatklātajām daļiņām: Higsa bozonu.
Atjauninātā LHC ļauj mums iegūt apmēram 13-14 TeV kopējās enerģijas. Ja mums paveicas, iespaidīgs sadursmju skaits pie šīm enerģijām, apvienojumā ar neticamiem detektoriem, ļaus mums šajā laboratorijā izveidot un atklāt vēl neredzētas daļiņas. Un, protams, tas paver visu iespēju neticamiem (un pilnīgi neērtiem) paziņojumiem, piemēram:
"Lielā hadronu paātrinātāja zinātnieki cer drīz sazināties ar PARALĒLU UNIVERSU."
"Lielais hadronu paātrinātājs izaicina Lielā sprādziena teoriju."
"Spēles ar Visumu var mūs iznīcināt: LHC radītie melnie caurumi mūs norīs."
Reklāmas video:
Un, ja pirmie divi ir pilnīgi bezjēdzīgi, nepareizi nodota zinātniskā informācija, trešais apgalvojums sēj iedzīvotāju vidū bailes, katru reizi, kad LHC sāk darboties, paceļot neglīto galvu.
Kur šai nejēdzībai ir kājas? Noskaidrosim.
Ir vairākas teorijas, kas paredz papildu dimensiju esamību. Ne tikai trīs telpiskie un viens laicīgais, kas, kā mēs zinām, ir raksturīgi mūsu četrdimensionālajam telpas laikam, bet arī vismaz vēl viena telpiskā dimensija mūsu Visumā. Un, lai gan mēs nevaram piekļūt šīm dimensijām pie mums pieejamām enerģijām, tiek uzskatīts, ka svaros, kas ir mazāki par tiem, ar kuriem mēs nodarbojāmies - un atbilst augstākām enerģijām, šīs papildu dimensijas pastāv.
Un, ja pastāv šīs papildu dimensijas, pastāv arī teorētiska iespēja, ka varētu izveidoties sīkas, miniatūras, mikroskopiskas melnās bedrītes!
Ja mēs to būtu izdarījuši, mēs būtu paveikuši neticamu tehnoloģisko un zinātnisko varoņdarbu, kas uz visiem laikiem mainītu domāšanas veidu par Visumu. Bet, kad jūs sakāt “melnais caurums”, cilvēki uzreiz (un ne velti) iedomājas katastrofālu priekšstatu par kaut ko, kas piesūcas jebkura veida matērijā, aprij mūsu pasaules protonus, neitronus, elektronus un iznīcina visu un visus.
Bet tas nav iespējams trīs iemeslu dēļ. Izdomāsim.
1. Ja šīs miniatūrās melnās bedrītes pastāv, tās miljardiem gadu skar Zemi, un Zeme joprojām griežas
Protams, mēs nekad iepriekš laboratorijas apstākļos neesam izveidojuši daļiņas ar šo enerģiju. Bet visaugstākajā enerģijas līmenī - enerģijas, kas ir vairāk nekā simts miljonu reižu (100 000 000) augstākas nekā tās, ar kurām mēs strādājam LHC -, daļiņas pastāvīgi saduras ar Zemi: tie ir kosmiski stari, kas mūs bombardē no visiem kosmiskajiem virzieniem.
Šie melnie caurumi, ja tādi būtu, bombardētu Zemi (un visas planētas) visā mūsu Saules sistēmas vēsturē, kā arī sauli, un nekas neliecina par to, ka kāds Saules sistēmas ķermenis būtu kļuvis melns caurumu vai to apēda.
Un šeit jūs varat apgalvot, viņi saka, šie objekti pārvietojas pārāk ātri un tāpēc vienkārši lido caur Zemi, ēdot pārāk maz vielas, lai paliktu iekšā, un izlido starpgalaktiskajā telpā. Šajā gadījumā otrajam iemeslam vajadzētu nomierināt jūs.
2. Ja jūs patiešām izveidojat miniatūru melno caurumu, tas noārdīsies Hokinga starojuma dēļ un ļoti, ļoti ātri
Ja ir papildu izmēri, var pieņemt, ka tie var būt noteikta veida, ļaujot (atkal, reti, bet pareizi) veidoties mikroskopiskām melnajām caurumiem. Šādā melnajā caurumā labākajā gadījumā masa būs līdzvērtīga protonu-protonu sadursmes enerģijai līdz 13–14 TeV. Saskaņā ar formulu E = mc2 tas atbilst 5 x 10-20 gramu masai, un, visticamāk, pat mazāk.
Bet pat tad, ja jums ir papildu izmēri ar pareizo mērogu un pareizo tipu, un jūs izveidojat šo melno caurumu, problēma paliek: tā būs nestabila. Pateicoties kvantu mehānikas likumiem, šis melnais caurums sadalīsies Hokinga starojuma procesā. Melnajam caurumam, kura masa ir 5 x 10-20 grami, sabrukšanas laiks trīs dimensijās būs apmēram 10-83 sekundes, to pat ir grūti nosaukt par esamību. Lai fizikai būtu jēga, nepieciešamas vismaz 10–43 sekundes vai ilgāk. Tulkojot melnā cauruma masā, tam jāsver vismaz 0,00002 grami, lai būtu iespēja pastāvēt.
Tomēr četrās dimensijās, it īpaši, ja viens "papildu" ir liels, sabrukšanas laiks būs 10-23 sekundes. Bet, lai kavētu šīs miniatūrās melnās bedres paredzamo sabrukšanu, jums ir jāizmet labi zināmie fizikas likumi. Un šie likumi ir tik labi izveidoti, ka nav ne mazākās iespējas tos atspēkot - tas ir tāpat kā pamostoties no rīta un redzot, kā saule rietumos lec.
Bet pieņemsim, ka ir jauni fizikas likumi, kurus mēs vēl nezinām, un šie melnie caurumi pēkšņi kļūst stabili. Jūs izveidojat melnu caurumu - niecīgu - zemes centrā, un tas nesadalās. Vai tas norīs Zemi? Un ja jā, tad cik ātri? Tas mūs noved pie trešā un pēdējā stāvokļa, un neaizmirstiet: mēs jau divas reizes esam noraidījuši zināmos fizikas likumus, lai padarītu šīs nejēdzības iespējamas.
3. Jūs varat aprēķināt, cik ātri melnais caurums absorbē vielu, un jūs pat nenonāksiet tuvu mūsu planētas mūžam
Mēs esam pieraduši domāt, ka melnie caurumi "iesūc" matēriju, bet patiesībā viņi ar to var mijiedarboties tikai gravitācijas ceļā. Ar 5 x 10-20 gramu masu šis gravitācijas spēks būs ārkārtīgi mazs: viss, ko viņš var darīt, ir atkal un atkal iziet cauri Zemes centram, gaidot sadursmi ar elementāru daļiņu. Tā kā mūsu melnās cauruma šķērsgriezums ir ļoti mazs un protona (vai neitrona) šķērsgriezums ir ļoti liels, argumenta saglabāšanai var pieņemt, ka katru reizi, kad melnais caurums saduras, tas absorbēs protonu vai neitronu.
Pieņemot, ka tas absorbē katru protonu, neitronu vai elektronu, ar kuru tas saskaras, un ņemot vērā tā smagumu, lai noskaidrotu, ko tas piesaista, tas absorbēs apmēram 66 000 protonu un neitronu sekundē. Protams, 66 000 protonu un neitronu ir mazas lietas masas ziņā: 1,1 x 10-25 grami. Šis pieauguma temps būs nemainīgs, līdz melnais caurums būs diezgan liels; tikai ar miljardu metrisko tonnu masu melnais caurums pieaugs ātrāk, palielinoties tā šķērsgriezumam. Uztverot 66 000 nukleonus sekundē, cik ilgs laiks, jūsuprāt, prasīs melno caurumu, lai iegūtu kilogramu? Trīs triljoni gadu. Šajā laikā Saule izdzisīs - pat Visuma tik daudz nav.
Tātad, pat ja jūs izveidojat melno caurumu un pat tad, ja fizikas likumi ir nepareizi, un melnā caurums dzīvos mūžīgi, tas būs nekaitīgs. Neatkarīgi no tā, cik daudz fizikas likumu mēs noraidām, pārskatām vai mainām, Zemei joprojām būs labi.
Tāpēc nebaidieties. Mēs cenšamies izpētīt pasauli pilnīgi drošā veidā. Visas bažas var kliedēt - vienkārši vērsieties pie zinātniekiem un jautājiet. Viņi arī nav traki.
ILYA KHEL