С О Д Е Р Ж А Н И Е 9 страница

На се­го­дняш­ний день в со­вре­мен­ном ес­те­ст­во­зна­нии наи­бо­лее по­пу­ляр­но объ­яс­не­ние воз­ник­но­ве­ния Все­лен­ной с по­мо­щью тео­рии Боль­шо­го взры­ва, ос­но­вой ко­то­рой счи­та­ет­ся об­щая тео­рия от­но­си­тель­но­сти (ОТО, урав­не­ния Гиль­бер­та-Эйн­штей­на ,1915). Од­но из пер­вых ре­ше­ний этих урав­не­ний бы­ло по­лу­че­но в 1922 г. рос­сий­ским фи­зи­ком А. Фрид­ма­ном, и оно опи­сы­ва­ло рас­ши­ряю­щее­ся про­стран­ст­во-вре­мя, имею­щее оп­ре­де­лен­ный мо­мент «са­мо­го на­ча­ла».

При­мер­но 15 млрд. лет от­де­ля­ет на­шу эпо­ху от на­ча­ла про­цес­са рас­ши­ре­ния Все­лен­ной, ко­гда вся на­блю­дае­мая на­ми Все­лен­ная бы­ла сжа­та в, ко­мо­чек, в мил­ли­ар­ды раз мень­ший бу­ла­воч­ной го­лов­ки. Ес­ли ве­рить ма­те­ма­ти­че­ским рас­че­там, то в на­ча­ле рас­ши­ре­ния ра­ди­ус Все­лен­ной был и во­все ра­вен ну­лю, а ее плот­ность рав­на бес­ко­неч­но­сти. Это на­чаль­ное со­стоя­ние на­зы­ва­ет­ся син­гу­ляр­но­стью - то­чеч­ный объ­ем с бес­ко­неч­ной плот­но­стью. Из­вест­ные за­ко­ны фи­зи­ки в син­гу­ляр­но­сти не ра­бо­та­ют. Бо­лее то­го, нет уве­рен­но­сти, что нау­ка ко­гда-ли­бо по­зна­ет и объ­яс­нит та­кие со­стоя­ния. Так что ес­ли син­гу­ляр­ность и яв­ля­ет­ся на­чаль­ным про­стей­шим со­стоя­ни­ем на­шей рас­ши­ряю­щей­ся Все­лен­ной, то нау­ка не рас­по­ла­га­ет о нем ин­фор­ма­ци­ей.

В со­стоя­нии син­гу­ляр­но­сти кри­виз­на про­стран­ст­ва и вре­ме­ни ста­но­вит­ся бес­ко­неч­ной, са­ми эти по­ня­тия те­ря­ют смысл. Идет не про­сто за­мы­ка­ние про­стран­ст­вен­но-вре­мен­но­го кон­ти­нуу­ма, как это сле­ду­ет из об­щей тео­рии от­но­си­тель­но­сти, а его пол­ное раз­ру­ше­ние. Прав­да, по­ня­тия и вы­во­ды об­щей тео­рии от­но­си­тель­но­сти при­ме­ни­мы лишь до оп­ре­де­лен­ных пре­де­лов - мас­шта­ба по­ряд­ка 10^-33. Даль­ше идет об­ласть, в ко­то­рой дей­ст­ву­ют со­всем иные за­ко­ны.

Но ес­ли счи­тать, что на­чаль­ная ста­дия рас­ши­ре­ния Все­лен­ной яв­ля­ет­ся об­ла­стью, в ко­то­рой гос­под­ству­ют кван­то­вые про­цес­сы, то они долж­ны под­чи­нять­ся прин­ци­пу не­оп­ре­де­лен­но­сти Гей­зен­бер­га, со­глас­но ко­то­ро­му, ве­ще­ст­во не­воз­мож­но стя­нуть в од­ну точ­ку.

То­гда по­лу­ча­ет­ся, что ни­ка­кой син­гу­ляр­но­сти в про­шлом не бы­ло и ве­ще­ст­во в на­чаль­ном со­стоя­нии име­ло оп­ре­де­лен­ную плот­ность и раз­ме­ры. По не­ко­то­рым под­сче­там, ес­ли все ве­ще­ст­во на­блю­дае­мой Все­лен­ной, ко­то­рое оце­ни­ва­ет­ся при­мер­но в 10⁶¹, сжать до плот­но­сти 10⁹⁴ г/см, оно за­ня­ло бы объ­ем око­ло 10^-33 смЗ, что при­мер­но в 1000 раз боль­ше объ­е­ма яд­ра ато­ма ура­на. Его нель­зя бы­ло бы раз­гля­деть и в элек­трон­ный мик­ро­скоп.

При­чи­ны воз­ник­но­ве­ния та­ко­го на­чаль­но­го со­стоя­ния (или син­гу­ляр­но­сти, эту ги­по­те­зу и се­го­дня под­дер­жи­ва­ют мно­гие уче­ные), а так­же ха­рак­тер пре­бы­ва­ния ма­те­рии в этом со­стоя­нии счи­та­ют­ся не­яс­ны­ми и вы­хо­дя­щи­ми за рам­ки ком­пе­тен­ции лю­бой со­вре­мен­ной фи­зи­че­ской тео­рии.

Не­из­вест­но так­же, что бы­ло до мо­мен­та взры­ва. Дол­гое вре­мя ни­че­го нель­зя бы­ло ска­зать и о при­чи­нах Боль­шо­го взры­ва, и о пе­ре­хо­де к рас­ши­ре­нию Все­лен­ной, но се­го­дня поя­ви­лись не­ко­то­рые ги­по­те­зы, пы­таю­щие­ся объ­яс­нить эти про­цес­сы.

Итак, оче­вид­но, что ис­ход­ное со­стоя­ние пе­ред «на­ча­лом» не яв­ля­ет­ся точ­кой в ма­те­ма­ти­че­ском смыс­ле, оно об­ла­да­ет свой­ст­ва­ми, вы­хо­дя­щи­ми за рам­ки на­уч­ных пред­став­ле­ний се­го­дняш­не­го дня.

Не вы­зы­ва­ет со­мне­ния, что ис­ход­ное со­стоя­ние, по­ро­див­шее взрыв, бы­ло не­ус­той­чи­вым, пе­ре­ход к рас­ши­ряю­щей­ся Все­лен­ной был скач­ко­об­раз­ный. Это, оче­вид­но, бы­ло са­мое про­стое со­стоя­ние из всех, реа­ли­зо­вав­ших­ся позд­нее вплоть до на­ших дней. В нем бы­ло на­ру­ше­но все, что нам при­выч­но: фор­мы ма­те­рии, за­ко­ны, управ­ляю­щие их по­ве­де­ни­ем, про­стран­ст­вен­но-вре­мен­ной кон­ти­ну­ум. Та­кое со­стоя­ние мож­но на­звать хао­сом, из ко­то­ро­го в по­сле­дую­щем раз­ви­тии сис­те­мы шаг за ша­гом фор­ми­ро­вал­ся по­ря­док.

Ха­ос ока­зал­ся не­ус­той­чи­вым, это по­слу­жи­ло ис­ход­ным толч­ком для по­сле­дую­ще­го раз­ви­тия Все­лен­ной.

Еще Де­мок­рит ут­вер­ждал, что мир со­сто­ит из ато­мов и пус­то­ты - аб­со­лют­но од­но­род­но­го про­стран­ст­ва, раз­де­ляю­ще­го ато­мы и те­ла, в ко­то­рые они со­еди­ня­ют­ся. Со­вре­мен­ная нау­ка на но­вом уров­не ин­тер­пре­ти­ру­ет ато­мизм, и вно­сит со­вер­шен­но иной смысл в по­ня­тие сре­ды, раз­де­ляю­щей час­ти­цы. Эта сре­да от­нюдь не яв­ля­ет­ся аб­со­лют­ной пус­то­той, она впол­не ма­те­ри­аль­на и об­ла­да­ет весь­ма свое­об­раз­ны­ми свой­ст­ва­ми, по­ка еще ма­ло изу­чен­ны­ми. По тра­ди­ции, эта сре­да, не­от­де­ли­мая от ве­ще­ст­ва, про­дол­жа­ет на­зы­вать­ся пус­то­той, ва­куу­мом.

Ва­ку­ум - это про­стран­ст­во, в ко­то­ром от­сут­ст­ву­ют ре­аль­ные час­ти­цы и вы­пол­ня­ет­ся ус­ло­вие ми­ни­му­ма плот­но­сти энер­гии в дан­ном объ­е­ме. Ка­за­лось бы, раз нет ре­аль­ных час­тиц, то про­стран­ст­во пус­то, в нем не мо­жет со­дер­жать­ся энер­гия, да­же ми­ни­маль­ная. Но это пред­став­ле­ние при­шло к нам из клас­си­че­ской фи­зи­ки. Кван­то­вая же тео­рия, опи­ра­ясь на прин­цип не­оп­ре­де­лен­но­сти Гей­зен­бер­га, оп­ро­вер­га­ет его. Из­вест­но, что при­ме­ни­тель­но к тео­рии по­ля прин­цип не­оп­ре­де­лен­но­сти ут­вер­жда­ет не­воз­мож­ность од­но­вре­мен­но­го точ­но­го оп­ре­де­ле­ния на­пря­жен­но­сти по­ля и чис­ла час­тиц. Раз чис­ло час­тиц рав­но ну­лю, то на­пря­жен­ность по­ля не мо­жет рав­нять­ся ну­лю, ина­че оба па­ра­мет­ра бу­дут из­вест­ны, и прин­цип не­оп­ре­де­лен­но­сти бу­дет на­ру­шен. На­пря­жен­ность по­ля в ва­куу­ме мо­жет су­ще­ст­во­вать лишь в фор­ме флук­туа­ци­он­ных (флук­туа­ция - не­боль­шое, не­ре­гу­ляр­ное хао­ти­че­ское из­ме­не­ние ка­кой-ли­бо фи­зи­че­ской ве­ли­чи­ны) ко­ле­ба­ний око­ло ну­ле­во­го зна­че­ния. Со­от­вет­ст­вую­щая этим ко­ле­ба­ни­ям энер­гия бу­дет ми­ни­маль­но воз­мож­ной.

В со­от­вет­ст­вии с при­знан­ным дуа­лиз­мом вол­но­вых и кор­пус­ку­ляр­ных свойств ко­ле­ба­ния по­лей обя­за­ны по­ро­ж­дать час­ти­цы.