Загадки физики и космологии

Физика, астрофизика и космология бурно развиваются. Эти науки дают нам много фактов, которым еще только предстоит дать настоящее осмысление. Например, наблюдая Вселенную в сверхкрупном масштабе, ученые отмечают следующее: у сверхскоплений галактик просматривается блинообразная структура, у галактик присутствуют ядра. Имеются наблюдения, что космические объекты исчезают, уничтожаются, а их структура постоянно воспроизводится и самовосстанавливается (галактики, звезды, скопления галактик, сверхскопления).

Все это наводит на мысль о существовании структуры и организации на всех пространственных масштабах мироздания.

Перечисленные науки подошли к рубежу, когда мало экспериментальных данных и физики предлагают теории, основанные на воображении и фантазии. Одни теории сменяют и дополняют другие. Очевидно, что ценность таких теорий временна. Представления о Вселенной постоянно меняются. Так было всегда. Поэтому наивно думать, что теперешнее представление о мире близко к истине. В книге «Неистовая Вселенная» [40] М. П. Хван пишет: «Современная теоретическая физика в лице физики частиц, астрофизики и космологии представляет собой грандиозный каскад гипотетических предположений, одни из которых со временем ниспровергаются со своего пьедестала в небытие, а другие, наоборот, возвышаются на научный олимп, становясь импульсом и двигателем прогресса науки».

С получением новых экспериментальных данных взгляд на мир может значительно измениться. Обратим внимание на следующий факт. Отмечено, что гравитационная сила барионной (обычной, традиционной) материи в несколько раз слабее гравитационной силы темной материи, темной энергии. О последних двух видах материи мы мало что знаем, и можем судить только по косвенным данным. По последним оценкам, известная нам барионная материя составляет всего лишь 5% от всей материи Вселенной. Получается, о целом мы судим по малой части и знания наши о Вселенной относительны и ограниченны.

Люди, не связанные с наукой, знакомятся с ее последними достижениями по материалам телепередач. Вспомним космологические гипотезы, которые в красочной форме представляют нам популярные передачи. Мы поражаемся грандиозному Большому взрыву, когда из точки за триллионные доли секунды вдруг появляется Вселенная. Нас удивляют и пугают грандиозные объекты мироздания: черные дыры, сверхновые звезды, имеющие свойство взрываться, далекие скопления галактик.

И мы невольно начинаем опасаться: как бы не угодить случайно в эту самую черную дыру вместе с Солнечной системой, пока идешь на работу, как бы не попасть под смертоносное гамма-излучение сверхновой звезды, в то время как мирно читаешь газету.

Но больше всего будоражат умы будущие сценарии развития Вселенной. Оказывается, нашим правнукам и прочим потомкам уготованы далеко не райские кущи. Если продолжится ускоренное расширение Вселенной, то нас ждет поистине кладбищенская картина в космическом масштабе, так называемая «холодная смерть». Звезды потухнут и вместе с планетами распадутся в космический прах, представляющий собой отдельные протоны, одиноко мчащиеся в пустом пространстве.

Еще хуже – второй вероятный сценарий, при котором расширение сменится сжатием и мир сколлапсирует в точку, в одну гигантскую черную дыру. «Нет у наших прапраправнуков будущего», – с унынием подумает телезритель и на душе у него станет довольно тоскливо. Ему как-нибудь бы растолковать, что произойдут эти события в таком далеком будущем, что трудно себе представить, через десяток миллиардов лет, а то и более. За это время на Земле несколько раз погибнут и возродятся цивилизации, несколько раз или частично или полностью будет уничтожена и возродится жизнь. И какой нам смысл сокрушаться о том, что будет через 10 миллиардов лет, если мы не можем предсказать, что будет через 100 лет, не знаем, каково оно будет, человечество ближайшего будущего. Но если даже и растолковать телезрителю все это и успокоить, то все равно почему-то у него остается неприятный осадок на душе, какой-то «космический холод и тоска».

Помню, как-то раз я ходил по залам биологического музея и рассматривал скелеты различных животных. Я придумал такую игру: пытался угадать, не глядя на пояснительную табличку, скелет какого животного передо мной. Игра мне понравилась, хотя я часто ошибался и в большинстве скелетов не угадывал реальных животных. Было увлекательно, но… тоскливо. Потому что все это были лишь останки живых существ, их бледные, бездушные образы. Когда я смотрю передачи, в которых физики и астрономы делятся своими теориями и гипотезами, мне очень интересно, я бываю рад, что застал эту редкую, познавательную передачу, но меня охватывает точно такое же чувство, как при рассматривании скелетов животных в биологическом музее. Мне кажется, что я знакомлюсь со скелетом Вселенной. В этих теориях и гипотезах, основанных на последних открытиях науки, нет жизни или, точнее, не учитывается жизнь, а Вселенная, я уверен, жива, так же как наша планета Земля и ее биосфера. Окружающий нас мир прекрасен и наполнен жизнью. Мне кажется, что способность порождать жизнь, а возможно, и разумную жизнь – это общее свойство Вселенной на всех уровнях ее существования: от самого крупного (скопления галактик) до мира элементарных частиц. Этого не замечают современные ученые, исследователи Вселенной. Совсем скоро, думаю, через каких-нибудь 100–200 лет, моя догадка должна подтвердиться.

Тем не менее рассматривать скелеты – исключительно полезно, можно прийти к интересным выводам, сделать открытие. Это вам скажет любой палеонтолог. Рассмотрим теперь гипотезы, теории, научные факты, поддерживаемые большинством научного сообщества.

Большой взрыв

В мифах и религиозных воззрениях всех народов присутствует сказание о рождении (творении) Вселенной. Когда первый раз знакомишься с теорией Большого взрыва, невольно вспоминаешь об этом.

Из научно-технического энциклопедического словаря [41]:

«Большой взрыв, теория, выдвинутая для объяснения происхождения Вселенной. Она была разработана в 1940-е годы Джорджем Гамовым на основе идей Жоржа Леметра. Согласно этой теории, расширение Вселенной, которое продолжается до сих пор, началось примерно 10 или 20 миллиардов лет назад с гигантского взрыва. Первоначально Вселенная представляла собой скопление чрезвычайно горячего и сжатого газа с температурой свыше 10 миллиардов градусов. Когда возраст Вселенной равнялся всего лишь нескольким минутам, температура составляла уже не более 1 миллиарда градусов. По мере охлаждения начинались ядерные реакции, в результате которых различные вещества образовывались из огненного шара, состоявшего на 75% (по массе) из водорода и на 25% (по массе) из гелия – такой состав Вселенной мы наблюдаем и сейчас. В плотности или скорости расширения возникали локальные флюктуации. Несколько более плотные области газа, скорость расширения которых была ниже средней величины, коллапсировали и образовывали галактики, когда Вселенная достигла примерно 10% своего нынешнего возраста. Фоновая микроволновая радиация, которую обнаружили в космосе в 1965 г., считается остаточным излучением, сохранившимся от Большого взрыва».

Существуют и другие теории и гипотезы возникновения Вселенной, например гипотеза порождения Вселенной Вакуумом.

В настоящее время большинство ученых сходятся во мнении о происхождении Вселенной в результате Большого взрыва, многие из них также не сомневаются в вечности материи и ее существовании до Большого взрыва. Но это не более чем предположение. Принципиально невозможно узнать, что было до Большого взрыва. Поэтому любые предположения имеют равные основания.

Важность рассматриваемой теории в философском плане отмечает известный исследователь Френсис Коллинз в своей книге «Доказательство Бога» [15]. Он пишет следующее: