Глава 10 Пространство и время в рамках новой модели мироздания

Глава 10

Пространство и время в рамках новой модели мироздания

Мир не просто удивительнее, чем мы себе представляем, он удивительнее, чем мы можем себе представить», – сказал Джон Холдейн и был абсолютно прав. Последнее столетие развенчало понятия пространства и времени и низвело их из ряда ясных, осязаемых, привычных и постоянных понятий в область неясного и неопределенного. Искривление пространства, замедление течения времени с приближением к скорости света стали банальными, хотя и мало кому понятными истинами. В таком случае нет необходимости тратить много сил для доказательства того, что восприятие времени человеческим разумом, во-первых, может далеко не соответствовать действительному положению дел, а во-вторых, безусловно расходиться с общепринятым понятием времени, используемым в повседневном практическом смысле. В работе астрофизика Стивена Хокинга, признанного вторым гением двадцатого века после Альберта Эйнштейна, утверждается, что время имеет свойства пространства, в каждой точке которого физические константы и законы постоянны. На основе его выводов можно представить модель Вселенной как сферы во времени, в то время как пространственную сущность Вселенной можно представить как бесконечное множество поперечных срезов этой сферы времени, перпендикулярных термодинамической прямой. Вектор термодинамической прямой имеет направление от полюса данной сферы (Большого взрыва, начала Вселенной) к центру Вселенной, и далее, видимо, происходит переломный момент и термодинамическая прямая продолжается ко второму полюсу сферы (концу Вселенной). Подобная модель решает вопрос сингулярности Большого взрыва, а вместе с тем и невероятности сохранения физических констант в точке отсчета, которая представлялась Большим взрывом, в условиях которого не могли бы сохраняться известные нам физические константы. Таким образом, находится и объяснение расширению Вселенной, разбеганию галактик. Мы являемся как бы наблюдателями, способными наблюдать время только сонаправленно с термодинамической прямой, как бы находимся в падении от полюса сферы времени к ее центру, наблюдая эффект разлетания галактик. Как если бы мы двигались в расширяющемся туннеле с фонарями вдоль его стенок, у нас сложилось бы впечатление, что один и тот же фонарь отлетает от нас со скоростью, прямо пропорциональной нашей скорости продвижения по туннелю. Не вдаваясь в подробности астрофизики, можно отметить, что феномен разбегания галактик, основанный на допплеровском эффекте смещения спектра света у удаляющихся объектов, мог бы быть объяснен ныне не известными свойствами больших промежутков космического пространства и наличием масс невидимого вещества, способного искажать спектр проходящего через них света. И, возможно, никакого разбегания галактик не существовало бы, если основываться исключительно на смещении допплеровского эффекта. Не будем утверждать, что другие доказательства взаимного разбегания галактик будут так же признаны несостоятельными, но можно предположить, что теория «Большого взрыва», построенная отчасти на феномене допплеровского смещения в спектре разлетающихся галактик, может лопнуть под напором других фактов, таких, как, например, поразительная равномерность реликтового излучения (фонового излучения) во всех направлениях, тогда как если бы действительно начало Вселенной было в Большом взрыве, следовало бы ожидать неравномерности распределения этого фонового излучения. Возможно, теория «Большого взрыва» рухнет так же, как птолемеевская геоцентрическая модель Вселенной, хотя до сих пор, наблюдая встающее Солнце, мы говорим: «Солнце встало», а не «Мы вращаемся», отмечая движение Солнца относительно нас, а не наоборот.

Есть определенная несуразность в модели «Большого взрыва», когда всё мироздание являет собою крайне нестабильную сущность, разлетающуюся в разные стороны как следствие гигантского взрыва, когда всё сущее в мире было изначально сосредоточено в одной точке. Интуитивно ощущаемая несуразность эта ничуть не меньше, чем у модели мира, в которой весь мир вращался вокруг нас. Однако интуиция никогда не служила верным проводником в мире науки, особенно современной... Так или иначе, не будем ставить своей целью разрушение этой модели, а примем точку зрения Стивена Хокинга, который представляет Вселенную как сферу времени, по которой, в силу устройства нашего разума, мы путешествуем сонаправленно с термодинамической «стрелой». Какой эффект на метафизическом уровне восприятия времени может произвести эта модель? Время существует как данность, от начала до конца, как бы одновременно, как одновременно существуют начальная и конечная станция на участке железной дороги. Разум, вся система которого построена на последовательном восприятии, не может существовать, а следовательно, и осознавать себя в каком-либо другом направлении, кроме как сонаправленно с термодинамической стрелой.

Для того чтобы проиллюстрировать это ограничение возможности восприятия времени, мы можем искусственно создать разумное существо, которое будет еще более ограничено, а именно – создав условия, в которых это существо будет испытывать те же ограничения по отношению к пространству, которые мы испытываем по отношению ко времени.

Что ощущал бы субъект, от рождения до смерти помещенный в движущийся поезд, не имеющий возможности ни сообщаться с сошедшими с поезда, ни наблюдать встречные поезда? Безусловно, у такого субъекта развилось бы отношение к пространству за окном поезда, похожее на наше психологическое восприятие времени. Во-первых, всё промелькнувшее за окном исчезало бы для него безвозвратно и переставало бы существовать. Всякий сходящий с поезда воспринимался бы нашим пассажиром как утрачиваемый навсегда и так же перестающий существовать. Во-вторых, по аналогии, свой выход из поезда индивидуум воспринимал бы не иначе как смерть, со всеми вытекающими из этого психологическими переживаниями. Даже имея обычный разум, но находясь в столь ограниченных условиях по отношению к пространству, субъект, находящийся в поезде, и представить бы себе не мог, что проезжаемые им места продолжают благоденствовать и выход его попутчиков из поезда не является для них столь роковым событием. Представим себе, что так же и мы, обманутые в который раз своими чувствами, продвигаемся во времени только в одном направлении, каждый ушедший момент воспринимая как безвозвратно потерянный и каждый будущий – как никогда не существовавший, в то время как действительная картина может представляться иначе. Участок нашей жизни может представлять собой ничтожный срез хокинговской сферы времени, срез толщиной в нашу жизнь, в котором всё существует одновременно.

Общепринято, что происхождение большинства элементов, в том числе инертных газов, относится к нуклеосинтезу вещества в звездах, когда в ядре массивной звезды по мере термоядерной реакции водорода происходит сжатие, сопровождаемое ростом давления и температуры, что приводит к возможности синтеза С¹² из Не⁴. Вследствие выделения энергии процесс сжатия прекращается, а в массе звезды начинается синтез более тяжелых элементов[37].

Как ни странно, эта простая истина, ставшая известной еще в середине двадцатого века, не очень хорошо усвоилась в вихрастых головах народонаселения Земли. Да-да, мы все являемся звездными мальчиками и девочками, и ощутив это, можно почувствовать некую родственную связь с гордым Сириусом или с Альдебараном, встающими на горизонте.

Непосредственно наблюдать звезды мне не доводилось до недавнего времени, пока в близлежащем малопросвещенном городке не разорился уютный магазинчик телескопов с романтическим названием «Генезис», и я позволил себе купить довольно крупный телескоп-рефлектор. В первую же ночь я наблюдал ослепительную Луну и, как и все новички, был совершенно сражен ее величественной ярчайшей красотой.

Однако другие объекты не смогли произвести на меня должного впечатления. Марс в мой телескоп мне явился малюсеньким красным кружочком. Об остальном – нечего и говорить. Меня поразило, какая незначительная часть нашей галактики вмещает практически все видимые с Земли звезды, входящие в знакомые нам созвездия. Более того, расстояние до многих достаточно удаленных звезд определено с точностью до 50 процентов! Следовательно, и их масса может быть определена неточно. Астрономия вовсе не такая уж респектабельная точная наука, как может показаться с первого взгляда стороннему наблюдателю.

Моя природа устроена удивительно предсказуемо: стоит удовлетворить во мне определенную страсть, и я на некоторое время теряю интерес к предмету, ее пробудившему. Программа была вся излазана, а на настоящем небе с моим телескопом рассматривать воистину оказалось нечего. Юпитер должен был начать восходить над горизонтом только в январе... Короче, в заснеженном дворе с моей гигантской трубой было делать нечего...

Я решил свою обостренную страсть к астрономии гораздо проще. Я нанял несколько первоклассных специалистов и разрешил с ними один теоретический вопрос, который меня волновал в астрофизике особенно сильно. Речь шла о попытке объяснения парадоксально высокой скорости вращения звезд на периферии галактик.

На графике кривая А отображает предсказанную в соответствии с кеплеровской динамикой и ньютоновской механикой скорость вращения галактического диска по мере удаления от центра галактики. Кривая В – то, что наблюдается на самом деле. Именно это явление дало толчок изобретению понятия таинственной невидимой «темной материи» (Dark Matter), которая составляет якобы большую часть материи во Вселенной. Далее, правда, появились и другие проблемы, которые тоже пришлось объяснять этой же самой «темной материей».

Дело в том, что я пытался учесть воздействие гравитационного поля на течение времени в точке пространства, в которой находится источник излучения, и тем самым вычислить разницу в характеристиках гравитационных полей непосредственно вблизи центра галактики, в точке наблюдения и на периферии галактики. Я предполагал, что это могло бы в какой-то степени объяснить наблюдаемый эффект. Я не буду вдаваться в технические подробности, но тридцать страниц переписки с одним канадским астрофизиком окончательно прояснили мой вопрос, удовлетворив меня хотя бы тем, что, во-первых, вопрос мой вполне легитимен, а во-вторых, по всей видимости, ответ на него при современных измерительных приборах найти невозможно, ибо нужно построить прибор размером, сопоставимым с расстоянием до Луны.

Положение в космологии мало изменилось за последние десятилетия. Несоответствий – множество, космологи едва успевают затыкать дыры. Например, сейчас стали модны теории о множественных вселенных, что является нонсенсом по определению. У многих авторитетных авторов читаем: «Вселенная в целом – все сущее...», «Вселенная одна», «других вселенных, по определению, не может существовать»[38], «Вселенная – это все, что существует. Вне Вселенной ничего нет. Причем нет не только галактик или какой-либо другой материи, но и вообще ничего – ни пространства, ни времени»[39], «Вселенная – это все существующее, вне нее нет ничего, в том числе и пустоты». Словосочетание «множество “в принципе возможных” вселенных» является кощунственным. Таким образом, в современной космологии словом «Вселенная» обозначается то, что в диалектическом материализме называется объективной реальностью, материей. И дело не только в том, что тот или иной автор, или даже большинство авторов заявляли о том, что существует только одна Вселенная. Известно, что создавая теорию или математическую модель какого-либо объекта, необходимо задать условия на границе этого объекта, отражающие, кроме прочего, взаимодействие этого объекта с окружением. Ни в одной космологической модели эти условия не задаются. Вселенная в космологии рассматривается как такой объект, который не имеет окружения, границ (грамотные философы говорят: «является бесконечной»).

В космологии есть не только «твердо установленные» выводы, вроде изложенных выше, но и нерешенные проблемы. Это, во-первых, проблемы, связанные «с самым началом». «С чего началось расширение? Как расширялся мир в самом начале? Была ли бесконечной плотность материи в начале расширения? Что было до начала наблюдаемого расширения? Насколько достоверен вывод о начале расширения, о состоянии огромной плотности всего вещества (как говорят, – о сингулярном состоянии), какие процессы протекали в этом сверхплотном веществе, что заставило вещество Вселенной расширяться, наконец, что было до начала расширения, до момента сингулярности??!»

Начиная с 80-х годов проблема возникновения Вселенной обсуждается в рамках так называемого сценария раздувающейся Вселенной. «...Согласно сценарию раздувающейся Вселенной, вся наблюдаемая ныне ее часть образовалась из области меньшей, чем планковская длина. Это дает возможность думать о рождении всей нашей Вселенной (или только ее наблюдаемой части) за счет начальных квантовых флуктуаций... Такая Вселенная имела первоначальный малый размер и затем экспоненциально расширялась, достигнув в процессе раздувания своих нынешних размеров... При этом все вещество, содержащееся в наблюдаемой нами Вселенной, возникало за счет работы, совершаемой гравитационными силами, внутри области, в которой первоначально содержалось не более десяти в минус пятой степени граммов вещества!»

Второй род проблем, который часто обсуждается в работах по космологии, – проблемы геометрии Вселенной.

Обратимся к трехмерному пространству. Оказывается, его искривленность может быть подобна искривленности сферы. Оно может замыкаться само на себя, оставаясь безграничным, но конечным по объему (подобно тому, как сфера конечна по площади)... Неизвестно, открыта ли наша Вселенная, или закрыта.

В заключение заметим, что в свое время ответ на этот вопрос не представлял загадки для А. Эйнштейна. В 1917 г. в разделе «О мире как целом» работы «О специальной и общей теории относительности» он написал: «Из сказанного следует, что мыслимы замкнутые пространства, не имеющие границ. Среди них выделяется своей простотой сферическое (и соответственно, эллиптическое) пространство, все точки которого равноценны. Отсюда перед астрономами и физиками возникает чрезвычайно интересный вопрос: является ли мир, в котором мы живем, бесконечным, или же он, подобно сферическому миру, конечен? Наш опыт далеко не достаточен для ответа на этот вопрос. Однако общая теория относительности дает возможность ответить на этот вопрос со значительной достоверностью... Вычисления показывают, что при равномерном распределении материи мир должен быть сферическим (или эллиптическим). Так как в действительности в отдельных областях материя распределена неравномерно, то реальный мир в отдельных частях будет отклоняться от сферического; он будет квазисферическим. Однако он должен быть конечным. Теория дает простое соотношение между пространственной протяженностью мира и средней плотностью материи в нем»[40].