Современная космология и космогония

С глубокой древности и до начала XX в. космос считали неизменным. Звездный мир олицетворял собой абсолютный покой, вечность и беспредельную протяженность. Открытие в 1929 г.. Взрывного разбегания галактик, то есть быстрого расширения видимой части Вселенной, показало, что Вселенная нестационарный. Экстраполируя процесс расширения в прошлое, сделали вывод, что 15-20000000000 лет назад Вселенная была размещена в бесконечно малом объеме пространства при бесконечно большой плотности температуре вещества-излучения (это исходное состояние называют "сингулярностью"), а весь нынешний Вселенная конечный - имеет ограниченный объем и время существования.

Отсчет времени жизни такого Вселенной эволюционирует, ведут с момента, когда, как полагают, внезапно нарушился состояние сингулярности и произошел "Большой взрыв". По мнению большинства исследователей, современная теория "Большого взрыва" (ТВВ) в целом довольно успешно описывает эволюцию Вселенной, начиная примерно с 10-44 секунды после начала расширения. Единственным уязвимым местом в прекрасной сооружении ТВВ они считают проблему Начала - физического описания сингулярность Однако и здесь преобладает оптимизм: ожидают, что с созданием "Теории Всего Сущего", которая соединит все фундаментальные физические силы в единую универсальную взаимодействие, эта проблема будет автоматически решена. Тем самым создание модели мироздания в наиболее общих и существенных чертах благополучно завершится.

Этот энтузиазм очень напоминает настроения, царившие в физике на рубеже XIX-XX вв., Когда казалось, что возведение дома точных наук в основном подходит к концу и несколько "темных пятен" (в частности, проблема излучения "черного тела", с которой родилась квантовая механика) общей картины не портят. Очевидно, надежды, которые делятся нынешними сторонниками ТВВ, такие же иллюзорны.

15-20 миллиардов лет - так определяет сейчас наука возраст Вселенной. Когда человек не знал этой цифры, она не могла ставить вопрос, который ставит сегодня: что было до этой даты? К этой дате, утверждает современная космогония, вся масса Вселенной была сжата, была втиснута в какую-то точку, исходную каплю космоса. Когда Вселенная находилась в исходном точечном состоянии, рядом, вне его не существовало материи, не было пространства, не могло быть времени. Поэтому невозможно сказать, сколько это продолжалось - миг или бесчисленные миллиарды лет. Невозможно сказать не только потому, что нам это неизвестно, а потому что не было ни лет, ни мгновений - времени не было. Его не существовало вне точкой, в которую была сжата вся масса Вселенной, потому что за ней не было ни материи, ни пространства. Времени не было, однако, и в самой точке, где он должен был практически остановиться.

Не обязательно, чтобы исходная точка - то "космическое яйцо", из которого родилась Вселенная, была заполнена сверхплотной материи, мыслима такая космологическая схема, в которой Вселенная не только логично, но и физически возникает из ничего, причем при строгом соблюдении всех законов сохранение. Ничто (вакуум) выступает как основная субстанция, первооснова бытия. В свете новых космогонических представлений само понимание вакуума было пересмотрено наукой. Вакуум - это особое состояние материи, вечно движется и развивается. На начальных стадиях Вселенной интенсивное гравитационное поле может порождать частицы из вакуума.

И снова удивительную аналогию этим представлениям современного знания мы находим в древних ученых. О переходе вещества в другое состояние, даже о "исчезновении материи" в момент гибели Вселенной упоминал философ и богослов Ориген (II-III вв. Н. Э.). Когда Вселенная возникает снова, "материя, - писал он, - опять получает бытие, образуя тела".

Нам неизвестно, почему, в силу каких причин этот выходной, точечный состояние было нарушено и произошло то, что сказывается сегодня словами "Большой взрыв". Согласно сценарию исследователей, все наблюдаемый теперь Вселенная размером в 10000000000 световых лет возник в конце, продолжавшееся всего 10-30 с. Разлетаясь, расширяясь во все стороны, материя отодвигала безбуття, создавая пространство и начав отсчет времени.

Так видит становление Вселенной современная космогония. Если концепция о "Большой взрыв" верна, то он должен оставить в космосе своего рода "следует", "эхо". Такой "след" было обнаружено. Пространство Вселенной оказался пронизанным радиоволнами миллиметрового диапазона, разбегаются равномерно во всех направлениях. Это "реликтовое излучение Вселенной" и есть след сверхплотного, надрозпеченого ее состояния, идет из прошлого, когда не было еще ни звезд, ни туманностей, а материя представляла собой дозирковой, догалактичну плазму.

Теоретически концепция "расширяющегося Вселенной" была выдвинута известным ученым А. А. Фридманом в 1922-1924 pp. Через несколько десятилетий она получила практическое подтверждение в работах американского астронома Э. Хаббла, который изучал движение галактик. Хаббл обнаружил, что галактики стремительно разбегаются, следуя каким-то импульсом, заданным в момент "Большого взрыва". Если разбегания это не прекратится, будет продолжаться неограниченно, то расстояние между космическими объектами будет расти, стремясь к бесконечности. По расчетам Фридмана, именно так должна была бы проходить дальнейшая эволюция Вселенной. Однако с одним условием - если средняя плотность массы Вселенной окажется меньше некоторой критической величины (эта величина составляет примерно три атома на кубический метр).

Некоторое время назад данные, полученные американскими астрономами со спутника, исследовавшего рентгеновское излучение далеких галактик, позволили рассчитать среднюю плотность массы Вселенной. Она оказалась очень близкой к той критической массы, при которой расширение Вселенной не может быть бесконечным. Изучать Вселенную с помощью исследования рентгеновских излучений пришлось потому, что значительная часть его вещества не воспринимается оптически. По крайней мере 50% массы нашей Галактики мы "не видим", писал журнал английских ученых "New Scientist". Об этом веществе, которую мы не воспринимаем, свидетельствуют, в частности, гравитационные силы, определяющие движение нашей и других галактик, движение звездных систем. Вещество это может существовать в виде "черных дыр", масса которых составляет сотни миллионов масс нашего Солнца, в виде нейтрино или других каких-то неизвестных нам форм. Короны галактик, не воспринимаются нами, как и "черные дыры", могут быть, считают некоторые, в 5-10 раз больше массы самих галактик.

Предположение, что масса Вселенной значительно больше, чем принято считать, нашло новое очень весомое подтверждение в работах физиков. Ими были получены первые данные о том, что один из трех видов нейтрино имеет массу покоя. Если другие нейтрино имеют те же характеристики, то масса нейтрино во Вселенной в 100 раз больше, чем масса обычного вещества, находящегося в звездах и галактиках. Это открытие позволяет с большей уверенностью говорить, что расширение Вселенной будет продолжаться только до некоторого момента, после которого процесс вернется назад - галактики начнут сближаться, стягиваясь снова в некоторую точку. Вслед за материей будет сжиматься в точку пространство. Произойдет то, что астрономы обозначают сегодня словами "Смыкание Вселенной".

Или заметим мы или, скажем, жители других миров, существующих в космосе, сжатие Вселенной, начало страшного его возвращения к первоначальному, изначального хаоса? Ни и никогда. Слишком несопоставимы периоды жизни разумных существ и даже их цивилизаций с эпохами жизни Вселенной. Мы не можем заметить поворота времени, который должен состояться, когда Вселенная, достигнув максимума своего разбега, начнет сжиматься.

Поворот всплытия времени в масштабах Вселенной аналогичный такой же события, что происходит на звезде, которая сжимается, "коллапсирует". Условный часы, находящиеся на поверхности такой звезды, сначала должен замедлить свой ход, потом, когда сжатие достигнет критического гравитационного "горизонта событий", он остановится. Когда же звезда "провалится" в нашей пространства-времени, условные стрелки на условном часах двинутся в противоположную сторону - время пойдет обратно. Но всего этого сам гипотетический наблюдатель, находящийся на такой звезде, не заметит. Замедление, остановку и изменение направления времени мог бы воспринять только тот, кто наблюдает события как бы со стороны, находится вне системы, что "смыкается". Если наша Вселенная единственный и нет ничего вне его - нет материи, ни времени, ни пространства, - не может быть и точки зрения со стороны, который мог бы заметить, когда время изменит ход и потечет обратно.

Некоторые ученые считают, что это далеко в нашей Вселенной уже состоялась, галактики падают друг на друга, и Вселенная вступил в эпоху своей гибели. Существуют математические расчеты и соображения, подтверждающие эту мысль. Сторонники этой точки зрения вспоминают в этой связи один из "темных мест" Платона. В диалоге "Политик" Платон говорит о времени, то внезапно "поток назад", о странных космические явления, сопровождавшие это событие. Многие столетия это сообщение не подвергалось расшифровке, пока в современной космогонии не явились данные, позволяющие попытаться понять его с позиций сегодняшнего знания.

Что произойдет после того, как Вселенная вернется в некую исходную точку? После этого начнется новый цикл, произойдет очередной "Большой взрыв", праматерия хлынет во все стороны, раздвигая и создавая пространство, снова возникнут галактики, звездные скопления, жизнь. Такова, в частности, космологическая модель американского астронома Дж. Уиллера, модель Вселенной, который попеременно расширяется и "смыкается".

Известный математик и логик Курт Гедель математически обосновал положение, что при определенных условиях наша Вселенная действительно должен возвращаться к своей исходной точке для того, чтобы потом снова сделать то же цикл, завершая его новым возвращением к исходному своему состоянию. Этим расчетам соответствует и модель английского астронома П. Дэвиса, модель "пульсирующей Вселенной». Но важно - Вселенная Дэвиса включает в себя замкнутые линии времени, иначе говоря, время в ней движется по кругу. Число возникновений и гибели, что переживает Вселенная, бесконечно.

И снова - свидетельства прошлого. За тысячи лет до того, как современное логично выдержанное, рациональное знание пришло к этой картине мира, подобное представление устойчиво существовало в сознании древнего человека. Вселенная, писал шумерский философ и жрец Берроуз (III в. Н. Э.), Периодически уничтожается и затем воспроизводится снова. С давнего Шумера эта концепция пришла в эллинский мир, Рим, Византию.

А как представляет себе гибель Вселенной современная космогония? Известный американский физик С. Вайнберг описывает это так. После начала сжатия в течение тысяч и миллионов лет не произойдет ничего, что могло бы вызвать тревогу наших отдаленных потомков. Однако, когда Вселенная сожмется до 1/100 настоящего размера, ночное небо будет источать на Землю столько же тепла, сколько сегодня дневное. Затем через 70000000 лет Вселенная сократится еще в десять раз и тогда "наши потомки (если они будут) увидят небо невыносимо ярким". Еще через 700 лет космическая температура достигнет десяти миллионов градусов, звезды и планеты начнут превращаться в "космический суп" из излучения, электронов и ядер. После сжатия до точки, после того, что мы именуем гибелью Вселенной (но, может, вовсе и не гибель для нее), начинается новый цикл.

Вспомним, мы уже говорили о реликтовое излучение, эхо "Большого взрыва", породившего нашу Вселенную. Это излучение, оказывается, приходит не только из прошлого, но и "из будущего"! Это отблеск "мирового пожара", что исходит от следующего цикла, в котором рождается новая Вселенная. Температура реликтового излучения, наблюдаемый сегодня, на 3 ° выше абсолютного нуля. Это и есть температура "электромагнитной звезды", что знаменует рождение новой Вселенной.

Реликтовое излучение - только ли оно пронизывает наш мир, приходя как бы с двух сторон - из прошлого и будущего? Только ли это? Материя, из которой состоит мир, Вселенная и мы, возможно, несет в себе некоторую информацию. Исследователи с некоторой условностью, но говорят уже о "внутренний опыт", своего рода "память" молекул, атомов и элементарных частиц. Атомы углерода, побывавший в живых существах, "биогенные". Если в момент восхождения Вселенной в точку материя не исчезает, то не исчезает, не уничтожается и информация, которую она несет. Наш мир заполнен ею, как он заполнен материей, из которой состоит.

Вселенная, что придет на смену нашему, будет ли он его повторением? Вполне возможно, соответствуют некоторые космологи. Совсем не обязательно, возражают другие.

Нет никаких физических обоснований, считает, например, доктор Р. Дик из Принстонского университета, чтобы каждый раз в момент образования Вселенной физические закономерности были те же, что и в момент начала нашего цикла. Если же эти закономерности будут отличаться даже самым незначительным образом, то звезды не смогут впоследствии создать тяжелые элементы, включая углерод, из которого построено жизни. Цикл за циклом Вселенная может возникать и уничтожаться, а не зародив ни искорки жизни. Такова одна из точек зрения. Ее можно было бы назвать точкой зрения "прерывности бытия". Оно прерывистое, даже если в новом Вселенной и возникает жизнь: никакие нити не связывают ее с прошлым циклом.

По другой точке зрения, наоборот, "Вселенная помнит всю свою предысторию, как бы далеко (даже бесконечно далеко) в прошлом она не шла".

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >