Универсальная теория Вселенной.

По мнению С. Хокинга, в настоящее время на вопрос о том, может ли существовать единая теория всего реально существующего, следует дать три альтернативных ответа:

1. Полная теория существует и когда-нибудь будет построена.
2. Окончательной теории Вселенной нет, а есть бесконечный набор все более совершенных теорий.
3. Такой теории не существует, имеется граница, за которой нельзя предсказать что-либо определенное.

За этими рассуждениями Хокинга скрывается неявный постулат, который состоит в том, что сам объект теоретизирования – Вселенная – в своих наиболее фундаментальных свойствах остается неизменным. Между тем, если вспомнить основные принципы нелинейной науки и рассматривать Вселенную как большую самоорганизующуюся систему, то можно прийти к выводу, что у нас нет достаточных оснований считать этот постулат истиной в последней инстанции.

Несмотря на эти сомнения, многие теоретики убеждены, что такая теория будет в конце концов создана. «Физика представляет собой единое целое, – пишет по этому поводу Р. Пенроуз, – и правильная квантовая теория гравитации, когда она, наконец, будет построена, должна стать основой нашего досконального понимания законов природы».

Полностью солидарен с ним и С. Хокинг, который утверждает, что «если мы действительно откроем полную теорию…, тогда все мы, философы, ученые и просто обычные люди, сможем принять участие в дискуссии о том, почему так произошло, что существуем мы и существует Вселенная. И если будет найден ответ на такой вопрос, это будет полным триумфом человеческого разума, ибо тогда нам станет понятным замысел Бога».

Теоретики продолжали упорно работать над этой проблемой. А. Салам и С. Вайнберг создали единую теорию слабых и электромагнитных взаимодействий. На очереди теория Великого объединения, которая будет описывать также и сильные взаимодействия, а о теории суперструн думают как о прообразе еще более общей теории – супергравитации. На этом пути, помимо больших теоретических трудностей, физиков идет еще одна тяжелая проблема – экспериментальная невесомость: предсказания теорий становится все труднее проверить на опыте.

Скорее всего, однако, до триумфа, о котором мечтают теоретики, еще далеко. К тому же есть много фундаментальных вопросов, на которые эта теория, даже если она будет создана, не может дать убедительных ответов.

 

Проблема антивещества.

Вселенная состоит из вещества – главным образом из протонов, электронов и нейтронов, – и антивещества, т.е. антипротонов и позитронов, имеющих противоположные электрические заряды, в ней нет практически совсем. Ни теория относительности, ни квантовая механика не дают ответа, почему при происхождении Вселенной из вакуума возникла такая асимметрия.

Внести ясность в этой парадокс можно с помощью модели «фитонного моря». Согласно существующим космологическим моделям, когда закончилась самая ранняя инфляционная стадия расширения Вселенной, ее температура была очень высока – 10¹⁶ эВ. При такая температуре в плазме должны был начаться процессы генерации и античастиц, причем практически в равных количествах. Однако вследствие эффекта аннигиляции они должны быть сразу же превращается в фитонные ансамбли, что сопровождалось испусканием жесткого излучения.

Анализируя протекание этих процессов, А.Д. Сахаров предположил, что скорости рождения частиц и античастиц должны немного различаться, а процессы разбаланса их концентрации должны протекать быстрее, чем их взаимная аннигиляция.

Достаточно, таким образом, предположить, что в силу неких нелинейных эффектов процесс генерации материи шел с небольшим переносом в пользу вещества, и тогда в итоге часть вещества осталась «невостребованной» и составила материальную основу всех ныне существующих объектов во Вселенной, а другая, причем подавляющая часть, вместе со всем антивеществом оказалась «связанной» в форме фитонов.

Что касается жестких гамма-квантов, испущенных при формировании фитонного «моря», то они сохранились к настоящему времени в форме реликтового излучения с температурой 3⁰К, открытого А. Пензиасом и Р. Вильсоном. Количество этих реликтовых фотонов в миллиард раз превосходит суммарную численность протонов, из которых состоят все материальные объекты во Вселенной. Этот факт – прямое подтверждение того, что в момент своего рождения концентрации частиц и античастиц различались весьма мало, разница межу ними составляли порядки 10^-9 в пользу вещества. Именно из этих «избыточных» протонов и электронов и развивались позднее галактики, звезды и планеты, включая те, на которых затем зародилась жизнь.

 

3.3.Будущее Вселенной.

Стандартная фридмановская модель предсказывает два варианта конца современной Вселенной – либо «тепловая смерть» в результате непрерывного расширения, либо последующее сжатие (Big Crush – Большой Хлопок). Согласно теории, первому сценарию соответствует средняя плотность материи меньше, чем 10^-29г/см³, второму – больше этой величины. По данным астрофизики, современные оценки плотности как раз дают 10^-29г/см³, поэтому выбор между обоими эволюционными сценариями, оба из которых «хуже», остается как будто неопределенным.

Однако наблюдения над аномалиями в движении звезд и галактик привели астрономов к выводу, что, кроме видимого вещества, во Вселенной должна существовать недоступная прямым наблюдениям темная материя, содержание который намного превосходит количество вещества. Вопрос о природе этой материи неясен. Возможно, это холодный межзвездный газ, белые карлики, нейтрино или другие странные частицы.

Отличный от стандартных прогнозов взгляд на будущее Вселенной можно получить, используя идеи нелинейной науки. Факт рождения Вселенной из вакуума означает, что ее нельзя рассматривать как замкнутую систему и, следовательно, ее эволюция подчиняется закономерностям теории самоорганизующихся систем. И следовательно теория Всего, о которой мечтают физики, должна включать динамическую неустойчивость. А это означает, по мнению И.Р. Пригожина, что по мере того, как Вселенная эволюционирует, обстоятельства создают новые закономерности.

Одно из таких нестандартных обстоятельств – возможность рождения дочерних вселенных. Исходный постулат этой гипотезы состоит в том, что существует пространственно-временная пена – квантовые флуктации на уровне планковских масштабов. Существование этой пены можно проверить экспериментально, наблюдая реакцию на нее мощных гамма-квантов с энергией порядка 10¹⁶ ГэВ, излучаемых ядрами галактик или квазарами. Если зоны такой пены существуют, то становится возможным спонтанное рождение обособленных пространственно-временных областей, гравитационно отделенных от Вселенной-матери. Наблюдать их можно по мощным вспышкам излучения, идущего «ниоткуда».

Возможен индукционный механизм возникновения таких областей вследствие столкновения двух частиц сверхвысокой энергии (файербол).

 

Антропный принцип

Антропный принцип – это одна из наиболее острых и спорных проблем современного миропредставления. Область его применения – роль и место разумной жизни во Вселенной, а более конкретно – человека.

Существуют три исторические парадигмы, дающие ответ на этот вопрос:

1. Вселенная антропоморфна, она – целостный организм, а человеком управляют высшие космические силы (Аристотель, Птолемей).

2. Вселенная – механизм, созданный Богом, который сотворил человека по своему образу и подобию (Декарт, Ньютон).

3. Стандартная космологическая модель, в рамках которой возникновение разумной жизни – проявление законов случая.

Анализ этих проблем привел к «антикоперниканскому» перевороту в космической философии. Оказалось, что во Вселенной существует очень точная подгонка фундаментальных физических констант, и даже малые отклонения от стандартных значений привели бы к такому изменению свойств Вселенной, что возникновение в ней человека стало бы невозможно. Эту проблему исследовал Г.М. Идаель, А.М. Зельманов, Б.Картер, Ф. Хойа, Н.Л. Розенталь, Дж. Уилер, Ф. Типлер, С. Хокинг и другие ученые. Эта удивительная приспособленность Вселенной к существованию в ней человека получила название антропного принципа (АП).

В наиболее парадоксальной форме так называемого сильного АП эту идею сформулировал в 1973 г. Б. Картер, использовавший парафраз известного афоризма Декарта: “Cogito, ergo mundus talis est” («Я мыслю, следовательно, Вселенная такова, какова она есть»). Есть и другие, не менее парадоксальные формулировки АП. С. Хокинг: «Вселенная такова, какой мы ее наблюдаем, по той причине, что существует человек». Ф. Хайа: «Здравая интерпретация фактов дает возможность предположить, что в физике, а также в химии и биологии экспериментировал “сверхинтеллект” и что в природе нет слепых сил, заслуживающих внимания». Дж. Уилер: «В некотором странном смысле это является участием в Создании Вселенной».

Ф. Типлер предложил финалистскую версию АП, в основе которой лежит постулат вечности жизни, точнее реализации программы производства информации. Физическая природа носителей информации при этом несущественна, это вовсе не обязательно человек. Цель этого процесса состоит в управлении крупномасштабной структурой Вселенной, а его финал – точка Омега, бесспорный Разум, потенциально владеющий бесконечно большим объемом информации.

На основании своей концепции Типлер утверждает, что Вселенная должна быть закрытой. Она потенциально содержит точку Омега как финал, в котором сливаются все мировые линии событий.

Этот всеохватывающий эволюционизм Типлера – не что иное, как тотальная колонизация Космоса антропоморфным «развертывающимся богом». С точки зрения синергетики это несомненно модель эволюционного тупика.

Значительно более рационалистическая интерпретация АП принадлежит Н.Л. Розенталю, который представил его как принцип целесообразности. Наши основные физические законы, считает он, подчиняются гармонии, которая обеспечивает существование основных состояний. На конкретных примерах варьирования величиной фундаментальных констант Розенталю удается показать конструктивную роль АП.

Близкую точку зрения разделяют С.П. Курдюмов и Б.Н. Князева. Сложное, отмечают они, связано с иерархическим принципом строения и с необходимостью должно рассматриваться в эволюционном аспекте. На этом основании они формируют эволюционный постулат АП: сложный спектр структур-аттракторов существует лишь для узкого, уникального класса сценариев с нелинейными зависимостями. Недостаток синергетической интерпретации АП состоит в том, что авторы не смогли указать решения задачи морфогенеза, т.е. усложнения, перехода от простых структур к сложным.

 

Проблема внеземного разума

Один их активных пропагандистов гипотезы широкого распространения разумной жизни во Вселенной И.С. Шкловский под влиянием систематических неудач ее поисков в конце жизни сменил былой энтузиазм на самую пессимистическую точку зрения. «Не является ли тупик возможным финалом эволюции разумных видов во Вселенной, - писал он в одной из последних своих работ, - что естественно объяснило бы ее молчание? » Быть может, пояснил он свою мысль, разум – это всего лишь одно из бесчисленных «избыточных» изобретений эволюционного процесса, такая же гипертрофия развития, как рога и панцирь трицератопса или гигантские клыки саблезубого тигра, которая приводит вид, награжденный ею, к эволюционному тупику.

Основанием для подобных высказываний послужили 40-летние бесплодные исследования по программе SETI (Search of the Extraterrestrial Intelligence – Поиск внеземного разума). Но были ли реальные шансы на успех этой программы? В основе этой программы лежала убежденность, что в природе не существует более подходящих способов связи на межзвездных расстояниях, чем передача радиосигналов в дециметровом и миллиметровом диапазоне длины волны, а заниматься этим могут космические цивилизации, освоившие в процессе своей технологической эволюции энергопотребление в масштабах энергии, получаемой планетой от своего солнца, затем всей энергией, излучаемой солнцем, и наконец всеми звездами Галактики. Не растративший еще своего энтузиазма Шкловский называл процесс возникновения таких цивилизаций распространениям ударной волны разума по косной материи.

Но таких суперцивилизаций не существует почти наверняка: к такому выводу можно прийти на основании экологических соображений и принципов синергетики. А использование радиосвязи во всех случаях неэффективно. Во-первых, для этого требуются радиомаяки планетарной мощности, а во-вторых, при расстояниях между цивилизациями порядка сотен или тысяч лет информационная ценность обмена сигналами близка к нулю.

Радиосвязь – тупиковое направление межзвездных контактов. Если обитатели иных миров достигли достаточно высокого уровня научно-технологического развития, то они скорее всего используют для этих целей торсионные системы коммуникации. Их преимущества известны уже сегодня: крайне низкое потребление энергии, отсутствие зависимости интенсивности от квадрата расстояния, сверхсветовая скорость распространения (точнее, мгновенная передача информации вследствие эффекта квантовой нелокальности – см. формулы (4) – (5).

Первые опыты по испытанию торсионных систем связи были успешно осуществлены в России около двадцати лет назад. Именно в этом направлении целесообразно продолжать исследования по программе SETI.

 

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: