«Троицкий вариант — Наука» издает:

Борис Е. Штерн

Прорыв за край мира 

(О космологии землян и европиан)

 

 

 

 

Статус издания на 10.08.2016

Внимание! Электронная версия книги поступила в продажу

Первый тираж книги (3000) практически распродан.

 

Награды:

Диплом финалиста премии «Просветитель» (2014 г.)

Премия имени Александра Беляева (2015 г.)

---

Объем книги 304 страницы. Полноцветная печать. Твердый переплет. ISBN 987-5-89513-345-3. Макет и оформление — Максим Борисов

Люди, причастные к написанию книги:

Автор: Борис Штерн, доктор физ. мат. наук, ведущий научный сотрудник ИЯИ РАН, главный редактор газеты «Троицкий вариант – наука»

Научный редактор: Валерий Рубаков, академик РАН, главный научный сотрудник ИЯИ РАН, профессор МГУ, лауреат премий им. Померанчука (2003) и Маркова (2005)

Собеседники: Андрей Линде, профессор Стэнфордского  университета, лауреат медали им. Дирака (2002) и премии Мильнера по фундаментальной физике (2012), Владимир Лукаш, докт. физ.-мат. наук, профессор, зав. отделом АКЦ ФИАН им. Лебедева, лауреат премии РАН им. Фридмана (2008), Вячеслав Муханов, профессор Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, лауреат премии Грубера по космологии (2013), Алексей Старобинский, академик РАН, главный научный сотрудник ИТФ им. Ландау, лауреат премии Грубера по космологии (2013). PS C 28 апреля Линде и Старобинский также лауреаты премии Кавли по астрофизике.

Аннотация

Последние несколько лет стали эпохой триумфа теории космологической инфляции, объясняющей происхождение Вселенной. Эта теория зародилась в начале 1980-х годов на уровне идей, моделей и сценариев, давших ряд четких проверяемых предсказаний.
Сейчас благодаря точнейшим измерениям реликтового излучения, цифровым обзорам неба и другим наблюдениям эти предсказания подтверждаются одно за другим. В книге на популярном уровне отражено развитие главных идей космологии на протяжении последних ста лет вплоть до апреля 2014 года. При этом за время написания книги, с конца 2012 года в космологии произошло столько событий, что их пришлось включать «с колес» в виде постскриптумов. Книга содержит интервью с соотечественниками, внесшими решающий вклад в становление этой теории. Часть из них является реальными претендентами на Нобелевскую премию по теории инфляции, каковая несомненно будет присуждена еще при жизни нынешнего поколения читателей. В книге есть дополнительная научно-фантастическая сюжетная линия: развитие космологии разумных существ подледного океана спутника Юпитера Европы. Она иллюстрирует процесс познания мира на боле простом материале и позволяет читателю развеяться. Книга рассчитана на широкий круг читателей, хотя уровень сложности материала сильно отличается от главы к главе. Автор исходил из принципа: «Любой читатель — от школьника до профессионального физика — сможет найти в книге то, что ему понятно и интересно». Книга написана живым языком, без чрезмерной серьезности и изобилует «лирическими отступлениями» о смысле и роли науки.

Содержание
(главы, которые уже опубликованы в сети, оформлены как активные ссылки)

Предисловие
Часть I. Предыстория
1. Комфортная, но неправильная картина мира
2. Старая космология жителей подледного океана Европы
3. Первая космологическая революция
4. Первая космологическая революция на Европе
5. Вселенная — физический объект?!
6. Рыцарь Вечности
7. Свет Большого взрыва
8. Почему Большой взрыв не гипотеза

Часть II. На подступах
9. Простые вопросы 
10. Опыты европиан с поршнями и цилиндрами
11. Бездна, в которой мы обитаем
12. Уравнения Эйнштейна
13. Отталкивающая гравитация
14. Великое объединение наук
15. Лестница масштабов и планковский потолок
16. Фазовые переходы
17. Проблески новой космологии жителей подледного океана Европы 
18. У истоков космологической инфляции (интервью с Владимиром Лукашом) 

Часть III. Прорыв
19. Откуда взялась Вселенная
20. Всё даже еще проще
21. …И еще проще 
22. Почва под ногами
23. Инфляция здесь и сейчас
24. Рябь Вселенной
25. Темная материя, спасительная и неуловимая
26. Сверхскопления галактик как результат квантовых эффектов
27. Логарифмическая история Вселенной
28. Судьба сгустка Х
29. Реконструкция из-подо льда
30. Зашифрованная карта
31. Если бы Сахаров увидел это!
32. Что зашифровано на карте
33. Вклад реликтового излучения в фундаментальную физику 
34. Почему это так хорошо получается
35. Последний штрих
36. P. S. к главам 31–35
37. P. P. S. к главам 31–36: Гравитационные волны обнаружены? 
38. Что мы в результате знаем и чего не знаем о нашей Вселенной 
39. Сто пятьдесят миллиардов оксов
40. За 10^–35 с до Большого взрыва (интервью с Алексеем Старобинским)
41. Четыре железобетонных следствия и еще одно (интервью с Вячеславом Мухановым) 

Часть IV. Большой фейерверк
42. Антропный принцип
43. Вечная инфляция
44. В роли внешнего сверхъестественного наблюдателя
45. В роли внутреннего наблюдателя
46. Дежурный по границе
47. Где Бог играет в кости?
48. Где кончается рациональность и начинается капитуляция?
49. Как за полчаса изменился мир (интервью с Андреем Линде)
50. Интервью с адвокатом дьявола
51. Вся картина, ее свет и тени
52. Внешнее пространство. Вместо эпилога
Благодарности
Указатель имен

Предисловие

Утверждение, что основной инстинкт человека — половой, есть гнусная клевета. Скажите это альпинисту, глядящему ранним утром на освещенную солнцем вершину! Или представьте, что бы высказал в ответ на это утверждение полярник начала ХХ века перед стартом экспедиции. Да что полярник! Представьте его собак в упряжке, с нетерпением отрывисто гавкающих и пытающихся рывками сорвать привязанные нарты, чтобы скорей рвануть вперед в снежные просторы…

Любознательность, жажда исследования и стремление быть первым складываются у человека (конечно не у любого, но зато и не только у человека) в мощный инстинкт, который условно можно назвать инстинктом первопроходца. Этот инстинкт помог человеку в кратчайшие сроки расселиться по всей Земле и стать тем, кто он есть.

Остается завидовать белой завистью первопроходцам прошлых веков. Теперь поверхность Земли исчерпана. Поверхность других небесных тел еще слишком далека. И всё же пространство для реализации этого инстинкта остается — прежде всего в науке.

В этой книге мы попытаемся осветить сравнительно недавний прорыв за пределы реальности, данной нам в ощущениях. К концу ХХ века люди добрались-таки до края, за которым пока еще нечетко, словно сквозь дымку или слой льда, увидели грандиозные очертания того, что может оказаться новым уровнем Мироздания. Не исключено, что часть представшей картины — мираж. Но даже в этом случае мираж захватывающе интересен и несет какой-то важный смысл. Мы имеем в виду современную космологию и передовые рубежи физики микромира — два, казалось бы, противоположных направления, которые уже давно сошлись воедино в истоках Вселенной.

Человек, вопреки расхожему мнению о собственном могуществе, очень слаб перед лицом природы. Современный ученый даже слабей, чем первопроходец времен великих географических открытий: природа ставит на дальних рубежах совершенно непреодолимые барьеры. Вперед выходит теория, которую всё труднее проверить, — прямой эксперимент становится всё дороже, пока наконец не становится принципиально невозможным. Но это не значит, что впереди глухая стена. Просто меняется метод — на первый план выходит что-то вроде искусства экстраполяции: построение внутренне стройных непротиворечивых теорий, которые правильным образом издалека проецируются на нашу действительность.

Эксперимент при этом не отбрасывается, но меняет смысл. Вместо прямой проверки новых теорий он расширяет и детализирует базу для экстраполяции картины доступного мира в недоступную даль.

Прорыв к новому горизонту произошел в два этапа. Первый — теоретический, он протекал в 1980-е годы. Люди многое поняли и много чего предсказали. Второй этап экспериментальный: предсказания стали подтверждаться прецизионными наблюдениями. Он длится последние пятнадцать лет, в течение которых космология получила право называться точной наукой в самом прямом смысле этого слова. Прорыв еще не завершен — пока писалась эта книга, история продолжала разворачиваться прямо на глазах, появлялись новые важные данные, и автору приходилось добавлять постскриптумы
и примечания. Они, с одной стороны, делают книгу чуть более «растрепанной», зато привносят ощущение живого действия.

В событиях, излагаемых в книге, активно участвуют сотни, а то и тысячи человек (смотря как определять степень участия). Но лишь нескольким из них (или немногим десяткам — как считать) удалось найти ключевые решения, ставшие мостами или проливами, куда устремились и остальные. Наверно, этим людям можно позавидовать не меньше, чем капитанам парусников, чьи имена остались на географических картах.

Цель этой книги — осветить не столько упомянутую выше открывшуюся картину, сколько путь к ней, вплоть до живописных подробностей, отразить ее дух. Счастливое обстоятельство заключается в том, что ее герои живы, более того, многие из этих героев говорят по-русски и являются давними знакомыми автора и научного редактора. Поэтому значительную часть книги составляют интервью или диалоги с основными участниками.

Книга рассчитана на широкий круг читателей, хотя иногда речь в ней заходит о довольно сложных вещах. Среди прочего, есть и формулы, графики и большие числа. Считайте, что автор восстает против известной сентенции: «Каждая формула вдвое снижает количество потенциальных читателей». Это суждение опирается на представление о читателе как об умственно ленивом существе — жертве масс-медиа и условного Голливуда. Такая аудитория существует, но она всё равно не по зубам любому автору, пишущему о науке, как бы он перед ней не заискивал. Будем уважать читателя и рассматривать знакомство с формулами на школьном уровне как непременный атрибут культурного человека. Даже если читатель слегка подзабыл… Представьте, что бы стало с художественной литературой, если бы каждый писатель руководствовался принципом: каждая метафора, оперирующая античными или библейскими сюжетами (с которыми средний читатель не знаком), уменьшает количество потенциальных читателей на 10%!

Все формулы, которые для восприятия требуют высшего образования (дифференциальные уравнения), собраны в две главы, идущие подряд. Они называются «Уравнения Эйнштейна» и «Отталкивающая гравитация». Пропустив эти главы, читатель ничем особо не рискует, кроме того, что некоторые важные утверждения придется принимать на веру. Остальные формулы сводятся к умножению, делению и возведению в степень.

Излагаемая история действительно сложна, но не формулами, а концепциями. Приступая к книге, автор решил не обманывать себя: написать о данном предмете так, чтобы все всё поняли, невозможно, тем более, что и сам он понимает не всё. Поставленная задача стоит иначе: для любого читателя в книге должно найтись нечто понятное и интересное для него. Зацепившись за это нечто, он сможет потихоньку отгрызать менее податливые места, так, что в какой-то момент картина проявится как целое.

Книга эта вообще разнородна — содержит разные сюжетные линии. Рассказ о зарождении и триумфе теории космологической инфляции перемежается историей развития космологии и мировоззрения жителей глубин инопланетного океана, покрытого толстым слоем льда. Для определенности взят спутник Юпитера Европа. Эта сюжетная линия отчасти иллюстрирует основную на более простом материале и зацепляется за него в ключевых моментах.

У любой книги должен быть литературный жанр и целевая аудитория. Литературный жанр определить не так просто, тут намешано разное — научпоп, научная фантастика, мемуары, публицистика. Есть даже элементы учебника. Если все-таки нужно как-то определить общий жанр книги, то пусть это будет ода. Конечно, оды нынче непопулярны и само слово дискредитировано. Да и предмет воспевания — наука и ее люди — сейчас не в фаворе. И всё же кто-то должен двигаться напрямик сквозь извивы времен. Ода, значит ода!

Что касается целевой аудитории — с ней, как подсказывает опыт автора, никогда не угадаешь. Она всегда меньше, чем предполагаешь, и не совсем та. Скорее можно говорить о неком «эталонном читателе», которого автор держал в голове, к которому как бы обращался. Здесь ответ прост — я обращался к самому себе, каким был почти полвека назад. Кстати тогда, читая некоторые книги, я чувствовал себя эталонным читателем, ощущая, что автор пишет именно для меня. Возможно, авторы этих книг тоже обращались к самим себе, какими они были в юности. В таком подходе есть рациональное зерно — обращаясь на склоне лет к себе юному в тексте, написанном для современников, укрепляешь связь прошлого с будущим.

Найденные ошибки и опечатки

Стр 14: площадь диска Солнца 10²² см² (напечатано м²). Там же: средняя длина луча  до попадания в звезду 2 10⁴² см (напечатано 2 10⁴¹ см)

Стр 19: Радиус орбиты — 671 тысяч км (пропущено «тысяч»)

Стр 208. По ошибке оставлен абзац, «На рис. 32.1 показаны карты поляризации…», посвященный рисунку, который был убран в конечной версии