Крупномасштабная структура Вселенной: происхождение спиральных Галактик 2 страница

4) существуют бифуркационные состояния, в которых дальнейшая эволюция оказывается принципиально непредсказуемой.

Представление о Вселенной как о единой саморазвивающейся системе может быть справедливым только при условии конечных массы, времени жизни, объеме и средней плотности. В случае пространственно-временной бесконечности Вселенная перестает быть связной гравитационно и информационно. При этом развитие каждой из отдельных частей может происходить по одним и тем же законам, но автономно и независимо от других частей.

Тезис о конечности Вселенной как будто бы получил поддержку со стороны космологической теории «Большого Взрыва». Теория «Большого Взрыва» постулирует факт рождения Материи, Времени и Пространства и обрекает их на вечное существование, хотя сценарии развития Вселенной предлагаются разные.

Вселенная 15- 20 миллиардов лет назад находилась в сверхплотном, сверхгорячем состоянии, а ее объем не превышал размеров 1 мм³ (этот комплекс условий именуют космологической сингулярностью). Время Вселенной родилось вместе с ней самой, а вопрос, что было со временем до момента «Большого Взрыва» не имеет смысла. Если нет времени, то и Пространство как таковое должно было бы отсутствовать, теория «Большого Взрыва» на этот счет выражается крайне туманно и противоречиво. Одни астрофизики утверждают, что рождение Вселенной обязано квантовым флуктуациям вакуума, но вакуум- это и есть Проcтранство, свободное (чисто мысленно, а не фактически) от присутствия Материи (вещества и излучения). Следовательно, Пространство имело место быть до момента «Большого Взрыва», и тогда в истории Вселенной был период, когда она была практически пуста и свободна от Материи, и модель пустой Вселенной описывает тогда ее эволюцию.

Другие астрофизики настаивают на том, что в ходе расширения Вселенной объем действующего Пространства также увеличивался, поскольку пустого Пространства без поля (Материи) не существует. Следовательно, до момента рождения Вселенной Пространство не должно было существовать.

Специфическая слабость теории «Большого Взрыва» состоит не столько в отсутствии надежной опоры на факты, сколько в неразрешимой внутренней противоречивости, что столь же мало утешительно для нее, как и прямое противоречие фактам. Причина этого, по – видимому, кроется в глубокой вере А. Эйнштейна в «вещественность» Пространства.

Печальная правда заключается в том, что жизнь человека состоит из комплекса неумолимых противоположностей: день-ночь; рождение-смерть; счастье-страдания; добро-зло. Мы не уверены в том, что одно из них будет преобладать над другим, и что, к примеру, добро победит зло или радость победит боль. Жизнь – это поле битвы (в пространстве) и миг между ушедшим в прошлое и не пришедшим будущим (во времени).

Именно этот конфликт внутри человека и привел ранних христиан к ожиданию и надежде на скорый конец Мира, а буддистов – к отвержению всех земных желаний и надежд. Подобные ответы были бы откровенно самоубийственными, если бы они не были связаны с рядом специфических ментальных и моральных идей и опытом, составляющими основу обеих религий. Это в некоторой степени смягчает их радикальное отрицание Мира. Автор подчеркивает это потому, что в наше время существуют миллионы людей, потерявших веру в любую Религию. Эти люди больше не понимают своей Религии. Пока жизнь течет гладко и без Религии, потеря остается незамеченной. Но когда приходит страдание, дело меняется. Тогда люди начинают искать выход и рассуждать о смысле Жизни и ее ужасном и мучительном опыте.

Интересно, что к психологам чаще всего обращаются евреи и протестанты и гораздо реже – католики. Этого можно было бы ожидать, так как католическая Церковь до сих пор считает себя ответственной за духовное благополучие своих приверженцев.

Люди чувствуют, что в духовном благополучии возникает большая разница в зависимости от того, охраняют ли они положительную веру в осмысленность жизненного пути и только, или же они верят в Бога и в бессмертие. Призрак приближающейся смерти часто дает мощный толчок подобным мыслям. С незапамятных времен у людей существовали понятия о Высшем Существе одном или нескольких и о загробном Царстве. Но лишь сегодня они думают, что могут без этого обойтись.

Поскольку нельзя с помощью телескопа и других инструментов увидеть божественный престол на небе или установить наверняка присутствие рядом Бога в более или менее телесном виде, то люди считают, что такие идеи далеки от истины. Я бы даже уточнил, что они недостаточно истинны, так как принадлежат к понятиям, сопровождающим человеческую жизнь с незапамятных времен и прорывающимся наружу при каждом удобном случае.

Современный человек может считать, что вправе обойтись и без них, настаивая на своем утверждении, поскольку отсутствуют научные доказательства их истинности. Но поскольку мы имеем дело с неведомыми мирами (так как Бог находится за пределами человеческого понимания, и нет способов доказательства бессмертия), то почему мы должны беспокоиться о доказательствах. Ведь если мы не знаем причин, по которым должны солить свою пищу, то мы не откажемся от соли. Можно конечно настаивать, что потребление соли всего лишь иллюзия вкуса или вкусовой предрассудок, но что это даст хорошему самочувствию? Так почему же мы должны лишатся взглядов, столь полезных в кризисных ситуациях, взглядов, помогающих осмыслить наше существование.

Да и как можно знать, что эти взгляды неверны? Многие могли бы согласиться со мной, если бы я откровенно заявил, что подобные идеи иллюзорны. Но им трудно понять, что как отрицание, так и утверждение религиозной Веры, доказать невозможно. Мы полностью свободны в выборе точки зрения, при любых обстоятельствах это решение произвольно.

Есть, однако, веская эмпирическая причина, оправдывающая культивирование мыслей, которые никогда не могут быть доказанными. Причина заключается в полезности той или иной мысли. Человеку со всей определенностью необходимы общие убеждения и идеи, которые придают смысл его жизни и помогают ему отыскивать свое место во Вселенной. Человек способен преодолеть совершенно невозможные трудности, если убежден, что это имеет смысл. И он терпит крах, если сверх прочих несчастий вынужден признать, что смысл утерян. Чувство расширяющего смысла жизни выводит человека за пределы обыденного приобретения и потребления, если он теряет этот смысл, то тотчас становится жалким и потерянным.

Будь святой Павел убежден, что он всего лишь бродячий ковровый ткач, то разумеется он не стал бы тем, кем стал. Его подлинная заряженная смыслом жизнь протекала во внутренней уверенности, что он божий посланник. Миф, овладевший им, сделал его несравненным великим апостолом - и это из простого ремесленника. Не человек Иисус создал миф о богочеловеке. Миф существовал за много веков до его рождения. И им самим овладела эта символическая идея, которая, как повествует святой Марк, вывела его из скудной ограниченности жизни плотника из Назарета.

2.3. Теоретический статус Антропного Принципа

Создание гелиоцентрической системы мироздания привело к тому, что планета Земля больше не рассматривалась как центр Вселенной. Дальнейшее развитие классических астрономии, астрофизики и космологии все более и более вытесняли Человека с центральных позиций: Солнце- это лишь одна из многих миллиардов звезд, галактика Млечный Путь - одна из многих галактик, даже Вселенная в некоторых теориях есть своего рода «частичный» Космос среди других Космосов, параллельных миров и т.д. Таким образом, децентрализация нашего Мира достигла своего предела, сходного с абсурдом.

Однако в настоящее время полученные новейшие научные результаты трактуются большим числом научным работников так, что биологическая Жизнь®Человек®Разум неожиданно снова занимает центральное положение во Вселенной. Разум оказывается гораздо более тесно связанным с общекосмическими условиями, чем это ранее предполагалась, и все менее очевидным становится взгляд на Разум как на продукт случая. Многие процессы во Вселенной представляются направленными на возникновение и поддержание Разума.

Предпосылки и закономерности возникновения Разума во Вселенной можно свести к единому принципу, называемому Антропным Принципом. Антропный Принцип впервые был сформулирован американским физиком Р. Дикке: физическая Вселенная, которую мы наблюдаем, представляет собой структуру, допускающую наше присутствие как Наблюдателей.

Формулировка Антропного Принципа Д. Берроу более подробна: наблюдаемые значения всех физических величин и мировых констант не произвольны. Они принимают значения, которые лежат в таких пределах, чтобы могла возникнуть Жизнь на основе углерода и обеспечить такой возраст Вселенной, чтобы это произошло.

Логика Антропного Принципа приводит к выводу, что конструкция Вселенной и законы, управляющие ее развитием должны быть таковы, что Вселенная непременно когда-нибудь породит Наблюдателя. Тогда нетрудно заключить, что имеет место комплементарность категорий Разума и Материи – Разум и Материя возникают совместно и это необходимое фундаментальное свойство Вселенной.

С другой стороны, Антропный Принцип несовместим с теоретической моделью «Большого Взрыва» и хаотического расширения Вселенной. Главный недостаток этой теории заключается в том, что она не может в принципе объяснить наличие вращение всех объектов, спиральную структуру подавляющего числа галактик, долгосрочное нарушение второго закона термодинамики во всем объеме Вселенной, когда хаотичное состояние переходит в упорядоченное, причем появляются структуры одного и того же типа.

Гипотеза автора, совместимая с Антропным Принципом, заключается в том, что начало творения Вселенной произошло при распаде вращающегося БНТ. Последовательный распад вращающегося БНТ и его осколков удовлетворительно объясняет процесс расширения Вселенной, ядерную и атомную структуру вещества, зарядовую симметрию, отсутствие антивещества, вращение объектов (звезды, планеты) и систем (звездные системы, галактики, скопления галактик), возникновение спиральных, именно спиральных, структур галактик, второй закон термодинамики (переход от более упорядоченного состояния к менее упорядоченному состоянию).

Очевидно, что Антропный Принцип заставляет под новым углом зрения взглянуть на решение фундаментальных проблем естествознания. Принцип методического атеизма наилучшим образом отвечает задачам естествознания. В естественнонаучных теориях Творец не должен использоваться как каузальный фактор для заполнения пробелов в понимании и объяснении природных явлений. В то же время каждый ученый должен отдавать себе отчет в том, что хотя и можно формулировать законы Природы и подтверждать их справедливость, но невозможно обосновать их постоянство во времени и гарантировать его.

Но упомянутый методический принцип может оказаться неуместным в рассматриваемых основополагающих и пограничных проблемах, когда вопрос о Творце становится неизбежным. Почему Вселенная возникла именно в том виде, который допускает зарождение Жизни и Разума? Возможный ответ заключается в следующем: Разум предшествующего цикла развития Вселенной, выступая в роли Творца, сконструировал, спланировал БНТ, предусмотрел и осуществил распад БНТ, в котором как в «зародыше» с заданным генетическим механизмом- кодом заложена эволюция Материи и Разума, где они комплементарны как в оплодотворенном яйце. Аналогично, Разум Человечества либо иная мыслящая Жизнь, если Разум Человечества окажется побочной ветвью развития, выступит в роли Творца для последующего цикла развития Вселенной. Теперь пришел черед Разуму Человечества конструировать Бытие Вселенной, включая тот будущий «зародыш» будущего Разума, который примет эстафету от Разума Человечества. Залогом этого служит Антропный Принцип развития Вселенной.

Тонкие согласованности законов Природы и физических констант, обнаруженные Ф. Хойлом, П. Девисом, Б. Картером и другими учеными в микромире, макромире и мегамире и наличие которых является необходимым условием возникновения Жизни, можно рассматривать как весьма примечательное указание на существование Творца, впрочем, и неизменность законов Природы можно трактовать как проявление воли Творца.

Альтернативный сценарий возникновения Вселенной, основанный на гипотезе автора, в большей степени соответствует Антропному Принципу, нежели сценарий возникновения Вселенной, основанный на стандартной модели «Большого Взрыва». Возникновение Жизни и Разума в первом сценарии более вероятно, чем во втором сценарии.

Человек в строго логическом смысле не может доказать существование Творца. Природа Творца не может быть выявлена путем каких-либо научных открытий, т.е. Творец не существует в материальном виде Субстанции, Тела или Излучения, но следствия деятельности Творца вполне материальны.

Творец был активен не только в «начале», в конце концов Творец завершит и этот Мир, приведет его к определенной цели- состоянию. Необходимо подчеркнуть, что Разум Человечества несет атрибуты Творца, приняв эстафету от Разума предыдущего цикла развития Вселенной и передав, в конце концов, эстафету Разуму последующего цикла развития Вселенной. Итак, Разум передает идею Творца и сущность Творца, тем самым, определив Конечную Цель и Конечный Результат всей деятельности Человечества.

Хотелось бы отметить, что Антропный Принцип может явиться символом
Научной Религии для его приверженцев среди ученых всех стран мира. Конечно, Научная Религия, основанная на Антропном Принципе, не совпадает во всех деталях с традиционными мировыми религиями. Но важно то, что диалектическое развитие Религии и Науки вопреки всем историческим испытаниям и противоречиям, в конце концов, привело к соединению их в Антропном Принципе.

Глава 3. Современные модели эволюции Вселенной

В общей теории относительности Эйнштейна делается вывод, что пространство-время возникло в сингулярной точке «Большого Взрыва», а свой конец оно должно находить в сингулярной точке «Большого Хлопка» (если коллапсирует вся Вселенная) и в сингулярности внутри черной дыры (если коллапсирует какая-нибудь локальная область типа звезды). Любое вещество, упавшее в такую дыру, в сингулярности должно разрушиться, и снаружи будет ощущаться лишь гравитационное воздействие его массы. Когда же были учтены квантовые эффекты, то оказалось, что масса и энергия вещества в конце концов должны, по-видимому, возвращаться оставшейся части Вселенной, а черная дыра вместе со своей внутренней сингулярностью должна испариться и полностью исчезнуть. Будет ли столь же большим влияние квантовой механики на сингулярности в точках «Большого Взрыва» и» Большою Хлопка»? Что в действительности происходит на очень ранних и очень поздних стадиях развития Вселенной, когда гравитационные поля настолько сильны, что нельзя пренебрегать квантовыми эффектами? Есть ли действительно у Вселенной начало и конец? А если есть, то каковы они?

Размышляя о возможном влиянии квантовой механики на рождение и гибель Вселенной, необходимо сначала напомнить общепринятую картину истории Вселенной, основанную на так называемой горячей модели «Большого Взрыва».
В ней считается, что Вселенная от наших дней до «Большого Взрыва» описывается одной из моделей А.Фридмана. В подобных моделях оказывается, что по мере расширения вещество и излучение в ней охлаждаются (с удвоением размеров Вселенной ее температура становится вдвое ниже). Поскольку температура - это просто мера энергии частиц, охлаждение Вселенной должно сильно воздействовать на вещество внутри нее. При очень высоких температурах частицы движутся так быстро, что могут npoтивостоять любому взаимному притяжению, вызванному ядерными или электромагнитными силами, но при охлаждении можно ожидать, что некоторые частицы будут притягиваться друг к другу и начнут сливаться. Более того, даже типы частиц, существующих во Вселенной, должны зависеть от температуры. При достаточно высоких температурах энергия частиц столь велика, что при любом столкновении образуется много разных пар частица- античастица, и, хотя некоторая доля этих частиц аннигилирует, сталкиваясь с античастицами, их образование происходит все равно быстрее аннигиляции. Но при более низких температурах, когда энергия сталкивающихся частиц меньше, пары частица - античастица будут образовываться медленнее, и аннигиляция частиц будет происходить быстрее рождения.

Считается, что в момент «Большого Взрыва» размеры Вселенной были равны нулю, а сама она была бесконечно горячей. Но по мере расширения температура излучения понижалась. Через секунду после «Большого Взрыва» температура упала примерно до десяти миллиардов градусов; это примерно в тысячу раз больше температуры в центре Солнца, но такие температуры достигаются при взрывах водородной бомбы. В это время Вселенная состояла из фотонов, электронов, нейтрино (нейтрино - легчайшие частицы, участвующие только в слабом и гравитационном взаимодействиях) и их античастиц, а также из некоторого количества протонов и нейтронов. По мере того как Вселенная продолжала расширяться, а температура падать, скорость рождения электрон- антиэлектронных пар в соударениях стала меньше скорости их уничтожения за счет аннигиляции. Поэтому почти все электроны и антиэлектроны должны были аннигилировать друг с дpyгом, образовав новые фотоны, так что осталось лишь чуть-чуть избыточных электронов. Но нейтрино и антинейтрино не аннигилировали друг с другом, потому что эти частицы очень слабо взаимодействуют между собой и с другими частицами. Поэтому они до сих пор должны встречаться вокруг нас. Если бы их можно было наблюдать, то у нас появился бы хороший способ проверки модели горячей ранней Вселенной. К сожалению, их энергии сейчас слишком малы, чтобы их можно было непосредственно наблюдать. Однако если нейтрино не является безмассовой частицей, а обладает небольшой собственной массой, обнаруженной в неподтвержденном эксперименте советских ученых 1981 года, то мы смогли бы обнаружить их косвенно: они могли бы оказаться одной из форм «темной материи», гравитационное притяжение которой достаточно для того, чтобы прекратить расширение Bселенной и заставить ее опять сжиматься. Примерно через сто секунд после «Большого Взрыва» температуpa упала до одного миллиарда градусов, что отвечает температуре внутри самых горячих звезд. При такой температуре энергии протонов и нейтронов уже недостаточно для coпротивления сильному ядерному притяжению, и они начинают объединяться друг с другом, образуя ядpa дейтерия (тяжелого водорода), которые состоят из протона и нейтрона. Затем ядра дейтерия присоединяют к себе еще протоны и нейтроны и превращаются в ядра гелия, содержащие два протона и два нейтрона, а также образуют небольшие количества более тяжелых элементов - лития и бериллия. Вычисления показывают, что, согласно горячей модели «Большого Взрыва», около четвертой части протонов и нейтронов должно было превратиться в атомы гелия и в небольшое количество тяжелого водорода и других элементов. Оставшиеся нейтроны распались на протоны, представляющие собой ядра обычных атомов водорода.

Описанная картина горячей Вселенной на ранней стадии развития была предложена русским ученым Г. Гамовым в знаменитой работе, которую он написал в 1948 году вместе со своим аспирантом Р. Альфером. Обладая прекрасным чувством юмора, Г. Гамов уговорит физика-ядерщика Г. Бете добавить свою фамилию к списку авторов, чтобы получилось «Альфер, Бете, Гамов», что звучит как названия первых трех букв греческого алфавита- альфа, бета,гамма - и чрезвычайно подходит для статьи о начале Вселенной. В этой статье было сделано замечательное предсказание о том, что излучение (в виде фотонов), испущенное на очень ранних стадиях развития Вселенной, должно до сих пор существовать вокруг нас, но за это время его температура упала и равна всего лишь нескольким градусам выше абсолютною нуля. Это именно то излучение, которое в 1965 году обнаружили А. Пензиас и Р. Уилсон. Когда Г. Гамов писал свою работу, ядерные реакции с участием протонов и нейтронов были плохо изучены. Поэтому предсказанные им соотношения между концентрациями разных элементов в ранней Вселенной оказались весьма неточными, однако, будучи повторены в свете новых представлений, все вычисления дали результаты, прекрасно согласующиеся с современными наблюдениями. Кроме того, очень трудно объяснить как-то иначе, почему во Вселенной должно быть так много гелия.

Всего через несколько часов после «Большого Взрыва» образование гелия и других элементов прекратилось, после чего в течение примерно миллиона лет Вселенная просто продолжала расширяться и с ней не происходило ничего особенного. Наконец, когда температура упала до тысяч градусов и энергии электронов и ядер стало недостаточно для преодоления между ними электромагнитного притяжения, они начали объединяться друг с другом, образуя атомы. Вся Вселенная как целое продолжала расширяться и охлаждаться, но в тех областях пространства, где плотность вещества и излучения была немного выше средней, расширение замедлялось из-за дополнительного гравитационного притяжения. В результате некоторые области перестали расширяться и начали сжиматься. В процессе сжатия под действием гравитационного притяжения материи, находящейся снаружи этих областей, могло начаться их медленное вращение. С уменьшением размеров коллапсирующей области ее вращение ускорялось, подобно тому как ускоряется вращение фигуриста на льду, когда он прижимает руки к телу. Когда наконец коллапсирующая область стала достаточно малой, скорости ее вращения должно было хватить для уравновешения гравитационного притяжения - так образовались вращающиеся дискообразные галактики. Тe области, которые не начали вращаться, превратились в овальные объекты, называемые эллиптическими галактиками. Коллапс этих областей тоже прекратился, потому что, хотя отдельные части галактики стабильно вращались вокруг ее центра, галактика в целом не вращалась.

Cостоящий из водорода и гелия газ внутри галактик со временем распался на газовые облака меньшего размера, сжимающиеся под действием собственной гравитации. При сжатии этих облаков атомы внутри них сталкивались друг с другом, температура газа повышалась и в конце концов газ разогрелся так сильно, что начались реакции ядерного синтеза. В результате этих реакций из водорода образовалось дополнительное количество гелия, а из-за выделившегося тепла возросло давление и газовые облака перестали сжиматься. Облака долго оставались в этом состоянии, подобно таким звездам, как наше Солнце, превращая водород в гелий и излучая выделяющуюся энергию в виде тепла и света. Более массивным звездам для уравновешивания своего более сильного гравитационного притяжения нужно было разогреться сильнее, и реакции ядерного синтеза протекали в них настолько быстрее, что они выжгли свой водород всего за сто миллионов лет. Затем они слегка сжались, и поскольку нагрев продолжался, началось превращение гелия в более тяжелые элементы, такие, как углерод и кислород. Но в подобных процессах выделяется немного энергии, и поэтому должен был разразиться кризис. Не совсем ясно, что произошло потом, но вполне правдоподобно, что центральные области звезды коллапсировали в очень плотное состояние вроде нейтронной звезды или черной дыры. Внешние области звезды могут время от времени отрываться и уноситься чудовищным взрывом, который называется взрывом сверхновой звезды, затмевающей своим блеском все остальные звезды в своей галактике. Часть более тяжелых элементов, образовавшихся перед гибелью звезды, была отброшена в заполняющий галактику газ и превратилась в сырье для последующих поколений звезд. Наше Солнце содержит около двух процентов упомянутых более тяжелых элементов, потому что оно является звездой второго или третьего поколения, образовавшейся около пяти миллиардов лет назад из облака вращающегося газа, в котором находились осколки более ранних сверхновых. Газ из этого облака в основном пошел на образование Солнца или был унесен взрывом, но небольшое количество более тяжелых элементов, собравшись вместе, превратилось в небесные тела- планеты, которые сейчас, как и Земля, обращаются вокруг Солнца.

Картина, в которой Вселенная сначала была очень горячей и охлаждалась по мере своего расширения, на сегодняшний день согласуется с результатами наблюдений. Тем не менее целый ряд важных вопросов остается без ответа

1. Почему ранняя Вселенная была такой горячей?

2. Почему Вселенная так однородна в больших масштабах?

3. Почему она выглядит одинаково во всех точках пространства и во всех направлениях? В частности, почему температура космического фона микроволнового излучения практически не меняется при наблюдениях в разных направлениях? Когда на экзамене нескольким студентам подряд задается один и тот же вопрос и их ответы совпадают, вы можете быть совершенно уверены в том, что они предварительно советовались друг с другом. Однако в описанной модели с момента «Большого Взрыва» у света не было времени, чтобы попасть из одной удаленной области в другую, даже если эти области располагались близко друг к другу в ранней Вселенной. Согласно же теории относительности, если свет не может попасть из одной области в другую, то и никакая другая информация тоже не может. Поэтому разные области ранней Вселенной никак не могли выравнять свои температуры друг с другом, если у них не были одинаковые по какой-то непонятной причине температуры прямо с момента рождения.

4. Почему Вселенная начала расширяться со скоростью, столь близкой к критической, которая разделяет модели с повторным сжатием и модели с вечным расширением, так что даже сейчас, через десять – пятнадцать миллиардов лет, Вселенная продолжает расширяться со скоростью, примерно равной критической?

5. Несмотря на крупномасштабную однородность Вселенной, в ней существуют неоднородности, такие как звезды и галактики. Считается, что они образовались из-за небольших различий в плотности вещества и излучения ранней Вселенной от области к области. Что было причиной этих флуктуаций плотности? Общая теория относительности сама по себе не в состоянии объяснить перечисленные свойства или ответить на поставленные вопросы, так как она говорит, что Вселенная возникла в сингулярной точке «Большого Взрыва» и в самом начале имела бесконечную плотность. В сингулярной же точке общая теория относительности и все физические законы неверны.

3.1. Модель эволюции Г. Эверетта

Наука, по-видимому, открыла все те законы, которые в пределах погрешностей, налагаемых принципом неопределенности, позволяют предсказать, как Вселенная изменится со временем, если известно ее состояние в какой-то момент времени. Может быть, эти законы были даны Богом, но с теx пор Он, судя по всему, предоставил Вселенной развиваться в соответствии с ними и теперь не вмешивается в ее эволюцию. Но какими он выбрал начальное состояние и начальную конфигурацию Вселенной? Какие «граничные условия» были в момент «начала времени»? Один из возможных ответов заключается в том, что при выборе начальной конфигурации Вселенной Бог руководствовался соображениями, понять которые нам не дано. Это, безусловно, было во власти Бога, но почему, выбрав такое странное начало, Он все же решил, чтобы Вселенная развивалась по понятным нам законам? Вся история Науки была постепенным осознанием того, что события не происходят произвольным образом, а отражают определенный скрытый порядок, который мог или не мог быть установлен божественными силами. Было бы лишь естественно предположить, что этот порядок относится не только к законам Науки, но и к условиям на границе пространства-времени, которые определяют начальное состояние Вселенной. Возможно существование большoго числа разных моделей Вселенной с иными начальными условиями, подчиняющихся законам Науки. Должен существовать какой-то принцип для отбора одного начального состояния и, стало быть, одной модели для описания нашей Вселенной.

Одну из таких возможностей называют хаотическими граничными условиями. В них молчаливо принимается, либо что Вселенная бесконечна в пространстве, либо что существует бесконечно многo вселенных. Согласно хаотическим граничным условиям, вероятность того, что любая выделенная область пространства сразу после «Большого Взрыва» окажется в любом заданном состоянии, примерно равна вероятности того, что она окажется в любом другом состоянии. Это означало бы, что ранняя Вселенная была, вероятно очень хаотичной и нерегулярной, потому что хаотических и беспорядочных состояний Вселенной гораздо больше, чем гладких и упорядоченных. Трудно сказать, как подобные хаотические начальные условия могли породить такую гладкую и однородную в больших масштабах Вселенную. Можно также ожидать, что в такой модели флуктуации плотности приведут к образованию гораздо большего числа первичных черных дыр, чем верхний предел, вытекающий из наблюдений фона гамма-излучения. Даже если Вселенная в самом деле бесконечна в пространстве, то существует бесконечно много вселенных, где могли бы существовать довольно большие области, возникшие в гладком и однородном состоянии. На первый взгляд это может показаться крайне маловероятным, потому что таких гладких областей должно быть меньше, чем хаотических и неоднородных. Но предположим, что галактики и звезды образовывались только в гладких областях, и только там условия были пригодны для развития таких сложных самовоспроизводящихся организмов как человек, способных задать вопрос: «Почему Вселенная такая гладкая?» Это пример применения так называемого Антропного Принципа. Антропный Принцип существует в двух вариантах -слабом и сильном. Слабый Антропный Принцип утверждает, что во Вселенной, которая велика или бесконечна в пространстве или во времени, условия, необходимые для развития Разумных Существ, будут выполняться только в некоторых областях, oграниченных в пространстве и времени. Поэтому Разумные Существа в этих областях не должны удивляться, обнаружив, что та область, где они живут, удовлетворяет условиям, необходимым для их существования. Один из примеров применения слабого Антропного Принципа - объяснение того, почему «Большой Взрыв» произошел около десяти -пятнадцати миллиардов лет назад: примерно столько времени требуется Разумным Существам для их развития. Как уже говорилось, прежде всего должно было образоваться раннее поколение звезд. Эти звезды превращали часть первоначального водорода и гелия в элементы типа углерода и кислорода. Затем звезды взрывались как сверхновые, а из их осколков образовывались другие звезды и планеты, в том числе и входящие в нашу Солнечную Систему, возраст которой около пяти миллиардов лет. В первые два миллиарда лет существования Земли на ней было слишком жарко для развития каких бы то ни было сложных организмов. Остальные примерно три миллиарда лет происходит медленный процесс биологического развития, в результате которого простейшие организмы прошли путь до Разумных Существ, умеющих измерять время, прошедшее с момента «Большого Взрыва». Сильный вариант Антропного Принципа заключается в том, что существует либо много разных вселенных, либо много разных областей одной Вселенной, каждая из которых имеет свою собственную начальную конфигурацию и, возможно, свой собственный набор научных законов. В большей части этих вселенных условия были непригодны для развития сложных организмов; лишь в нескольких, похожих на нашу, вселенных смогли развиваться Разумные Существа. Законы науки в том виде, в котором мы их знаем сейчас, содержат много фундаментальных величин, таких, как электрический заряд электрона и отношение массы протона к массе электрона. Мы не умеем, по крайней мере сейчас, теоретически предсказывать значения этих величин - они находятся только из эксперимента. Может быть, придет день, когда мы откроем полную единую теорию, с помощью которой все эти величины будут вычислены, но может оказаться, что некоторые из них, а то и все изменяются при переходе от вселенной к вселенной или в пределах одной Вселенной. Удивительно, что значения таких величин были, по-видимому, очень точно подобраны, чтобы обеспечить возможность развития Жизни. Если бы, например, электрический заряд электрона был чуть-чуть другим, звезды либо не сжигали бы водород и гелий, либо не взрывались. Разумеется, могут быть и другие формы разумной Жизни. Для поддержания такой Жизни не требуются ни свет звезды, как скажем, наше Солнце, ни тяжелые элементы, синтезирующиеся внутри звезд и разлетающиеся по космическому пространству при взрыве звезды. Тем не менее, по-видимому, ясно, что величины, о которых здесь говорится, имеют сравнительно немного интервалов значений, при которых возможно развитие какой бы то ни было разумной Жизни. Это можно воспринимать либо как свидетельство божественного провидения в Сотворении Вселенной и выборе законов науки, либо как подтверждение сильного Антропного Принципа. Можно выдвинуть несколько возражений против привлечения сильного Антропного Принципа для объяснения наблюдаемого состояния Вселенной. Во-первых, в каком смысле можно говорить, что все эти разные вселенные существуют? Если они действительно изолированы друг от друга, то события, происходящие не в нашей Вселенной, не могут иметь наблюдаемых следствий в нашей Вселенной. Поэтому нам следует воспользоваться принципом экономии и исключить их из теории. Если же эти вселенные -просто разные области одной и той же Вселенной, то научные законы должны быть одинаковы в каждой области, потому что иначе был бы невозможен непрерывный переход из одной области в другую. Тогда области отличались бы друг от друга только начальными конфигурациями и сильный Антропный Принцип сводился бы к слабому варианту. Во-вторых, возражение против сильного Антропного Принципа - это то, что он направлен против хода всей истории науки. Развитие науки шло от геоцентрической космологии К.Птолемея и его предшественников через гелиоцентрическую космологию Н.Коперника и Г.Галилея к современной картине мира. Тем не менее, согласно сильному Антропному Принципу, вся Вселенная существует только ради появления разумной Жизни. В это очень трудно поверить. Наша Солнечная Система безусловно является необходимым условием нашего существования; те же самые рассуждения можно распространить на всю нашу галактику, чтобы учесть звезды раннего поколения, благодаря которым произошел синтез тяжелых элементов. Но, по-видимому, нет никакой необходимости в том, чтобы все другие галактики да и вся Вселенная были такими однородными и одинаковыми в больших масштабах в любом направлении. Можно было бы не беспокоиться насчет Антропного Принципа, особенно в его слабой формулировке, если бы удалось показать, что из разных начальных конфигураций Вселенной лишь некоторые могли развиться во Вселенную, которую мы наблюдаем. Если это правильно, то Вселенная, возникшая из случайных начальных условий, должна содержать в себе гладкие и однородные области, пригодные для развития разумной Жизни. Если же для того, чтобы получилось то, что мы видим вокруг, требовался чрезвычайно тщательный выбор начального состояния Вселенной, то вряд ли в ней оказалась бы хоть одна область, в которой могла зародиться Жизнь. В горячей модели «Большого Взрыва» было слишком мало времени для передачи тепла из одной области в другую область Вселенной. Это значит, что для объяснения того факта, что температура микроволнового фона одинакова в любом направлении наблюдения, необходимо, чтобы в начальном состоянии Вселенной ее температура была везде в точности одинаковой. Кроме того, требовался и очень точный выбор начальной скорости расширения, потому что для избежания повторного сжатия скорость расширения должна оставаться достаточно близкой к критическому значению. Следовательно, выбор начального состояния Вселенной должен производиться очень тщательно, если горячая модель «Большого Взрыва» применима до самого момента начала отсчета времени. Почему начало Вселенной должно было быть именно таким очень трудно объяснить иначе, как деянием Бога, который имел цель создать разумную Жизнь.

Дата добавления: 2015-07-13