Исследования нашей Вселенной начались сравнительно недавно, когда были, наконец, развиты такие технологии, которые хотя бы чуть-чуть позволили приоткрыть ее тайны. Тем не менее, в этом огромном мире, в котором мы живем, еще полным-полно всяких загадок. Ученые уже не раз предпринимали попытки составить список шарад Вселенной, над решением которых им еще предстоят долгие годы работы. Один из последних перечней имел семь пунктов. Вот первые три из них. О четырех других поговорим в следующий раз.
1. Идеальные солнечные затмения.
Дело в том, что размеры Солнца и Луны и их расстояния от Земли «подобраны» специфическим образом: во время затмений ее диск полностью закрывает солнечный. Была бы Луна чуть меньше или же находилась дальше от Земли, то полных солнечных затмений у нас никогда бы не было. Интересно, что иногда, когда расстояния Луны от Земли и Земли от Солнца немного колеблются, то могут наблюдаться неполные солнечные затмения – когда Луна «занимает» центр Солнца, но ободок не перекрывает. Это как раз показывает, насколько сильно подходят размеры Луны и Солнца, для того чтобы полные затмения все-таки происходили.
2. Место Земли и других планет «земного типа» в Солнечной системе.
Просто почти во всех наблюдаемых учеными планетарных системах ближе всего к центральному светилу оказываются именно планеты-гиганты. Почему-то вокруг Солнца они кружатся на периферии, а ближе всего к звезде находятся маленькие небесные тела, типа Меркурия или Марса. В последние годы с помощью космического телескопа «Кеплер», ученым удалось найти более-менее близкие к звезде землеподобные планеты, но все равно – их подавляющее меньшинство. Более того, ни в одной звездной системе из тысяч изученных (за исключением одной-двух, и то с серьезной натяжкой) невозможно встретить такую картину, как у Солнца, где все планеты вращаются в одной плоскости. Экзопланеты в одной и той же звездной системе вращаются по орбитам, плоскости которых пересекаются.
3. Победа вещества над антивеществом.
В первые мгновения существования нашей Вселенной после Большого взрыва происходила отчаянная борьба за выживание между частицами вещества и антивещества. Первое почему-то победило. Сейчас мы все знаем его как материю, из которой состоят и люди, и звезды. Осталось ли где-нибудь во Вселенной антивещество? И почему оно проиграло в той битве? Вопрос открыт, но относительно него делаются серьезные гипотезы. Например, академик Сахаров еще в 1960-х показал, что к преобладанию материи могло привести нарушение так называемой CP-инвариантности. Проиллюстрировать это понятие можно таким образом. Возьмем простейшую ядерную реакцию, «отразим» ее в зеркале, заменив при этом все заряды с положительных на отрицательные. В теории скорость процесса измениться не должна. На практике же, «отзеркаленные» реакции с участием антиматерии будут идти по-другому. Вы спросите, причем тут зеркальность? Законный вопрос. Дело в том, что даже если речь не идет об антиматерии, то частицы, если их отзеркалить, не ведут себя одинаково. Иными словами, не сохраняется симметрия относительно предпочтений «право»-«лево». Некоторое время казалось (предположение, выдвинутое Львом Ландау), что, грубо говоря, античастицы предпочитают «лево», а частицы «право», или наоборот. Но в итоге и оно не подтвердилось (за это, кстати, дали 2 Нобелевские премии по физике).
В последние годы ученые выдвинули еще одну гипотезу (Стефон Александер, ускоритель в Менло-Парке, Калифорния, США). Ее суть в том, что к нарушению CP-инвариантности, и соответственно преобладанию материи, привело гравитационное взаимодействие. Обоснование здесь довольно сложное, но суть в том, что почти сразу после Большого взрыва гравитация нарушила закон сохранения четности, причем результатом стали ассиметричные гравитационные волны, которые интерферировали с полем, расширявшим Вселенную. В момент расширения рождалась и материя и антиматерия, но влияние волн заставило последнюю отступить.