Kai mes peržengiame žinių ribas, kyla rizika ir atlygio perspektyva. Yra daugybė rizikų: nerasti nieko naujo, atlikti nesėkmingą ar neveikiantį eksperimentą, sukelti sunaikinimą, jei viskas pakrypsta. Tačiau nauda gali būti milžiniška: naujos žinios, naujos technologijos ir proveržiai visam žmonijos mokslui.
Viena visa tai įkūnijanti vieta yra didysis hadronų susidūrėjas (LHC) CERN, kur mes pradėjome susidurti su protonais, esant didžiausioms energijoms, kada nors pasiektoms dalelių greitintuve. Prieš porą metų mes sumušėme senąjį rekordą - 2 TeV (teraelektronvoltą arba 1012 eV), kurį nustatė Fermi laboratorija - pagreitindami daleles iki 3,5 TeV ir susidurdami jas kartu, pasiekdami 7 TeV bendros energijos. Šis atradimas ne tik leido mums ne tik sukurti daugybę sunkiai pasiekiamų pagrindinių dalelių (viršutinio kvarko, W ir Z bozonų), bet ir atrasti visiškai naują pagrindinę dalelę, paskutinę dar neatrastą standartinio modelio dalelę: Higgso bozoną.
Atnaujinta LHC leidžia mums gauti apie 13-14 TeV visos energijos. Jei mums pasiseks, įspūdingas susidūrimų su šiomis energijomis skaičius kartu su neįtikėtinais detektoriais leis mums sukurti ir atrasti dar nematytas daleles šioje laboratorijoje. Ir, žinoma, tai atveria visas galimybes neįtikėtiniems (ir visiškai nepatogiems) teiginiams, pavyzdžiui:
"Didžiojo hadronų greitintuvo mokslininkai tikisi netrukus susisiekti su PALYGINIAI VISATA."
"Didysis hadronų susidūrėjas meta iššūkį didžiojo sprogimo teorijai".
"Žaidimai su Visata gali mus sunaikinti: LHC sukurtos juodosios skylės mus praryja".
Reklaminis vaizdo įrašas:
Ir jei pirmieji du yra visiškai nesąmonė, klaidinanti mokslinę informaciją, trečiasis teiginys sėja gyventojų baimę, kaskart pakeldamas savo bjaurią galvą, kai tik LHC pradeda dirbti.
Iš kur auga šios nesąmonės kojos? Išsiaiškinkime.
Yra nemažai teorijų, kurios numato papildomų matmenų egzistavimą. Ne tik trys erdviniai ir vienas laikinas, kurie, kaip žinome, būdingi mūsų keturių dimensijų erdvėlaikiui, bet ir dar bent vienas erdvinis matmuo mūsų Visatoje. Ir nors mes negalime prieiti prie šių dimensijų mums prieinamomis energijomis, manoma, kad skalėse, kurios yra mažesnės už tas, su kuriomis susidūrėme, ir kurios atitinka aukštesnes energijas, šios papildomos dimensijos egzistuoja.
Ir jei egzistuoja šie papildomi matmenys, taip pat yra teorinė galimybė, kad gali būti sukurtos mažos, miniatiūrinės, mikroskopinės juodosios skylės!
Jei tai padarytume, būtume pasiekę neįtikėtiną technologinį ir mokslinį žygdarbį, kuris amžinai pakeistų mūsų mąstymą apie visatą. Bet kai sakote „juodoji skylė“, žmonės akimirksniu (ir ne veltui) įsivaizduoja katastrofišką vaizdą, kuriame kažkas čiulpia bet kokią medžiagą, suryja mūsų pasaulio protonus, neutronus, elektronus ir sunaikina viską ir visus.
Bet tai neįmanoma dėl trijų priežasčių. Išsiaiškinkime.
1. Jei egzistuoja šios miniatiūrinės juodosios skylės, jos milijardus metų trenkė į Žemę, o Žemė vis dar sukasi
Žinoma, dar niekada nesukūrėme dalelių su šia energija laboratorijoje. Tačiau esant aukščiausiam energijos lygiui - energijai, daugiau nei šimtą milijonų kartų (100 000 000) didesnėms už tas, su kuriomis dirbame LHC, - dalelės nuolat susiduria su Žeme: tai kosminiai spinduliai, bombarduojantys mus iš visų kosminių krypčių.
Šios juodosios skylės, jei jų būtų, bombarduotų Žemę (ir visas planetas) per visą mūsų Saulės sistemos istoriją ir saulę, ir niekas nerodo, kad kuris nors Saulės sistemos kūnas pasidarė juodas skylę arba ją suvalgė.
Ir čia jūs galite ginčytis, sako jie, šie objektai juda per greitai, todėl tiesiog skraido per Žemę, valgo per mažai medžiagos, kad liktų viduje, ir išskrenda į tarpgalaktinę erdvę. Tokiu atveju antroji priežastis turėtų jus nuraminti.
2. Jei tikrai sukursite miniatiūrinę juodąją skylę, ji suirs dėl Hawkingo radiacijos ir labai labai greitai
Jei yra papildomų matmenų, galima manyti, kad jie gali būti tam tikro tipo, leidžiantys susidaryti (vėlgi, retai, bet taikliai) mikroskopinėms juodosioms skylėms. Tokios juodosios skylės masė geriausiu atveju bus lygi protono ir protono susidūrimo energijai, iki 13–14 TeV. Pagal formulę E = mc2, tai atitinka 5 x 10-20 gramų masę ir, greičiausiai, dar mažiau.
Bet net jei turite papildomų tinkamo mastelio ir tipo matmenų ir padarote šią juodąją skylę, problema išlieka: ji bus nestabili. Kvantinės mechanikos dėsnių dėka ši juodoji skylė suirs Hawkingo spinduliuotės procese. Juodosios skylės, kurios masė yra 5 x 10–20 gramų, skilimo laikas trimis matmenimis bus apie 10–83 sekundes, sunku net pavadinti egzistavimu. Kad fizika būtų prasminga, reikia bent 10–43 sekundžių ar ilgiau. Išvertus į juodosios skylės masę, ji turi sverti mažiausiai 0,00002 gramus, kad galėtų egzistuoti.
Tačiau keturiose dimensijose, ypač jei vienas „papildomas“yra didelis, skilimo laikas bus 10–23 sekundės. Tačiau norint sutrukdyti laukiamą šios miniatiūrinės juodosios skylės nykimą, reikia išmesti gerai žinomus fizikos dėsnius. Ir šie įstatymai yra taip gerai įsitvirtinę, kad nėra nė menkiausios galimybės juos paneigti - tai tarsi pabudimas ryte ir pamatymas, kaip saulė kyla vakaruose.
Tarkime, yra naujų fizikos dėsnių, kurių dar nežinome, ir šios juodosios skylės staiga tampa stabilios. Jūs padarote juodą skylę - mažytę - žemės centre, ir ji nesuyra. Ar ji praryja Žemę? Ir jei taip, kaip greitai? Tai priveda prie trečios ir paskutinės sąlygos ir nepamirškite: mes jau du kartus atmetėme žinomus fizikos dėsnius, kad galėtume padaryti šią nesąmonę.
3. Galite apskaičiuoti, kaip greitai juodoji skylė sugeria medžiagą, ir net nepriartėsite prie mūsų planetos gyvenimo
Esame įpratę manyti, kad juodosios skylės „siurbia“materiją, tačiau, tiesą sakant, jos gali su ja bendrauti tik gravitaciškai. 5 x 10–20 gramų masės ši gravitacinė jėga bus itin maža: viskas, ką ji gali padaryti, tai vėl ir vėl praeiti pro Žemės centrą, laukdama susidūrimo su elementaria dalele. Kadangi mūsų juodosios skylės skerspjūvis yra labai mažas, o protono (arba neutrono) skerspjūvis yra labai didelis, galima manyti - siekiant išsaugoti argumentą - kad kaskart susidūrus juodajai skylei, ji sugers protoną ar neutroną.
Darant prielaidą, kad jis sugeria kiekvieną protoną, neutroną ar elektroną, su kuriuo jis liečiasi, ir atsižvelgiant į jo sunkumą, kad išsiaiškintume, ką jis traukia, jis absorbuos maždaug 66 000 protonų ir neutronų per sekundę. Žinoma, 66 000 protonų ir neutronų yra maži dalykai pagal masę: 1,1 x 10–25 gramai. Šis augimo greitis bus pastovus tol, kol juodoji skylė bus gana didelė; tik milijardo metrinių tonų masėje juodoji skylė augs greičiau, kai jos skerspjūvis didės. Gaudydami 66 000 nukleonų per sekundę, kaip manote, kiek laiko prireiks juodosios skylės, kad priaugtumėte kilogramą? Trys trilijonai metų. Per šį laiką Saulė išnyks - net Visatos nėra tiek daug.
Taigi, net jei padarysite juodąją skylę ir net jei fizikos dėsniai yra neteisingi, o juodoji skylė gyvuos amžinai, ji bus nekenksminga. Nesvarbu, kiek fizikos dėsnių mes atsisakysime, peržiūrėsime ar pakeisime, Žemė vis tiek bus gerai.
Taigi nebijok. Mes stengiamės tyrinėti pasaulį visiškai saugiu būdu. Bet kokie rūpesčiai gali būti išsklaidyti - tiesiog kreipkitės į mokslininkus ir paklauskite. Jie taip pat nėra išprotėję.
ILYA KHEL