гипотезе, Вселенная

А. БАРБАРАШ
(Анатолий Никифорович БАРБАРАШ
E-mail: barbarash@farlep.net)
(Теории и гипотезы)
Новая редакция
ОГЛАВЛЕНИЕ
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
4.5.1. Жизнь наша, неземная … ................................................................................................................... 2
4.5.2. Загадки астрофизики ............................................................................................................................ 7
4.5.3. Несимпатичные объяснения .............................................................................................................. 15
4.5.4. Круговорот материи во Вселенной ................................................................................................. 21
4.5.5. Неужели Земля растёт?! ................................................................................................................... 32
4.5.6. Иллюзия расширения Вселенной .................................................................................................... 40
4.5.7. Вершина загадок ................................................................................................................................ 45
4.5.8. Если предположить … ....................................................................................................................... 53
4.5.9. Математика не учла границ законов ............................................................................................. 57
4.5.10. Кризис раздробленной науки ......................................................................................................... 63
4.5.11. О пределах возможностей Разума ................................................................................................ 69
4.5.12. Заключение ........................................................................................................................................ 73
Предыдущий раздел
Общее оглавление
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
4.5.1. Жизнь наша, неземная …
Но вернёмся к истокам земной жизни.
Вырисовалась достаточно чёткая картина. От 4,6 до 3,9 млрд. лет назад шли формирование и интенсивный разогрев Земли, во время которых ни о какой жизни не могло быть и речи. Очень плотная водородно-гелиевая атмосфера с давлением 6000 атм создавала сильнейший парниковый эффект и поднимала температуру земной поверхности до 600–1000ºС.
Но вдруг подавляющая часть атмосферы покинула Землю и рассеялась в космическом
пространстве (чего с Венерой не произошло до сих пор, вопреки её меньшей массе и более
сильному нагреву Солнцем). Резко уменьшился парниковый эффект, упала температура, водяные пары сконденсировались и выпали дождями. Такой результат обнаружен на отметке
3,8 млрд. лет назад. И в это же время на Земле впервые отмечаются следы жизни в виде продуктов фотосинтеза. Они зарегистрированы косвенно, в виде первых отложений окисленного
трёхвалентного железа в гематите Fe2O3 и магнетите FeO·Fe2O3, а также непосредственно – в
виде вкраплений графитизированного углерода с изменённым в ходе фотосинтеза соотношением изотопов 12С и 13С. Тем самым подтвердился давний вывод В.И. Вернадского (1922 г.) о
том, что даже наиболее древние осадочные породы содержат следы жизни.
Отмеченный геологией и палеонтологией характер изменений атмосферы показал, что их
причиной не могло быть никакое одноразовое воздействие. Такой ход перемен мог быть вызван только внезапным изменением условий динамического равновесия атмосферы, сохраняющимся до сих пор. Единственным событием, способным привести к таким последствиям,
можно считать искусственный перенос Луны из глубин Солнечной системы к Земле.
Если бы предбиологическая эволюция протекала на Земле, она должна была бы уложиться в промежуток между 3,9 и 3,8 млрд. лет назад, что маловероятно. Автономному зарождению жизни на Земле противоречит также отсутствие эволюционного родства между
разными таксонами прокариот при общих основах их биохимии. Это может быть объяснено
лишь искусственным занесением на Землю нескольких видов одноклеточных водорослей (и
бактерий), прошедших перед тем длительную эволюцию, и прошедших вне Земли этап далекого расхождения друг от друга свойств разных таксонов.
Иначе говоря, перед нами картина целенаправленного воздействия на Землю иной цивилизации – снижения плотности атмосферы путём переноса Луны из глубин космоса к нашей
планете и посева в Океан нескольких видов примитивных водорослей (и бактерий).
*
*
*
В ряду фактов, подкрепляющих гипотезу, приобрела особый вес концентрация во времени четырёх разнородных событий:
– уменьшения интенсивности метеоритной бомбардировки Луны примерно в 100 раз –
около 4 млрд. лет назад [Грив, 1990];
– резкого перелома графика интенсивности магнитного поля Луны – около 3,9 млрд. лет
назад [Ранкорн, 1988];
– снижения плотности земной атмосферы от 6000 до единиц атмосфер, снижения температуры и появления жидкой воды – после 3,9 млрд. лет назад [Резанов И.А., 1985];
– появления первых признаков жизни, геологических отложений фотосинтетического
происхождения – 3,8 млрд. лет назад [Schidlowski, 1988].
Автор книги не является первоначальным автором главных гипотез, излагавшихся в
прошлых разделах четвёртой части книги. О возможном перемещении Луны ранее писали
К. Вейцзеккер, Х. Альвен, Г. Юри, М.Васильев и Р.Щербаков, наш соотечественник
4.5.1. Жизнь наша, неземная …
3
В. Коваль и др. О „посеве” на Земле первых клеток писали С. Аррениус, Ф. Крик, Л. Оргел,
Ф. Хойл, Ч. Викрамасингх и др. Среди предшественников фигурировали крупные учёные,
почётные академики, лауреаты Нобелевских премий, что, казалось бы, уже ранее должно
было обеспечить благосклонность научной общественности к изложенным предположениям.
Ан, нет! Этого не произошло! Мешали, в первую очередь, разбросанность сведений по разным дисциплинам, сомнения в возможности межзвёздных перелётов, сомнения в столь широких возможностях неизвестной цивилизации.
Такие сомнения поставили вопрос о принципиальных пределах возможностей разумных
существ. Этот аспект подробнее будет рассмотрен ниже, в гл. 4.5.11. Здесь же, не углубляясь
в подробности, можно привести лишь общий вывод – предполагаемые крупномасштабные
действия иной цивилизации типа межзвёздного перелёта и переноса Луны оказываются скорее выполнимыми, чем невыполнимыми.
Большинство гипотез данной части книги разработано представителями узких
научных дисциплин ради решения своих профессиональных проблем. Автор доработал
их, сопоставил по времени, дополнил фактами из других дисциплин, прояснил вопрос о степени выполнимости межзвёздных перелётов. И хотя сумма гипотез не получила исчерпывающих доказательств, в объединённом виде она обрисовала намного более убедительную и
логически стройную картину. Снова обнаружилось, что если не крошить науку на дольки,
доступные пищеварению среднего Homo sapiens, а воспринимать как целостную систему, то
непонятные факты выстраиваются в прочный ряд и объясняют самые, казалось бы, безнадёжные загадки. Проявился эффект системы. Как собранный автомобиль способен на большее, чем комплект деталей и канистра бензина, так и здесь, совокупность гипотез и исходных фактов осветила ситуацию неизмеримо ярче, чем все они порознь.
*
*
*
Учёные, занимающиеся поисками иных цивилизаций, считают, что для обнаружения
братьев по Разуму нужно искать во Вселенной „чудеса”, противоречащие естественному ходу событий. Хорошая мысль. Но разве не стало таким чудом внезапное прекращение интенсивной метеоритной бомбардировки Луны, резкий перелом в эволюции лунного магнитного
поля и тут же – неожиданное исчезновение подавляющей части земной атмосферы, создавшее условия для появления жизни? Разве не явилось ярчайшим чудом мгновенное возникновения земной жизни – сразу вслед за появлением пригодных для этого условий, без ожидавшейся очень долгой предбиологической эволюции?
Всё это разве не показывает, что мы уже уверенно обнаружили иную цивилизацию?
Правда, цивилизацию, отделённую от нас миллиардами лет ... Впечатляют черты высокой
морали неведомых существ – яркий альтруизм и забота о Жизни в её самом безбрежном понимании. Цивилизация „Отцов” не получала выгоды от перемещения Луны и изменения атмосферы Земли, она не колонизировала нашу планету! А ведь, при таких способностях, им
не составило бы труда даже сейчас уничтожить высокоразвитые страны, например, устроив
столкновение Земли с несколькими небольшими астероидами. Затем можно было бы без помех заселить привлекательное зелёное небесное тело. Но ничего подобного не произошло, и,
как можно понять, принципиально не могло произойти!
Проясняются трудности наших контактов с отцовской цивилизацией. Её представители
не для того миллиарды лет ждали встречи с нами, чтобы до срока нарушить естественный
ход уникального развития землян. Земная цивилизация насчитывает всего десятки тысяч лет,
а „Инженеры Космоса” существуют в сотни тысяч раз дольше! Если 3,8 млрд. лет назад
они прилетали на Землю, то уже тогда превышали сегодняшних людей по уровню развития.
С тех пор земная эволюция прошла путь от микроорганизмов до человека. Значит, с учётом
ускорения эволюции, ныне потомки древних космонавтов должны биологически отличаться
от нас намного существеннее, чем человек отличается от одноклеточных водорослей!
Вероятно, мы имеем сходные с „Отцами” биохимические константы. Но мы разительно
отличаемся друг от друга по уровню развития – проходим совершенно разные этапы биоло-
4
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
гической эволюции, стоим на далеко разнесённых по высоте ступенях общественного прогресса. Если бы сейчас вдруг возник устойчивый контакт с отцовской цивилизацией, и была
удовлетворена наша безграничная любознательность, в неокрепшие головы землян хлынул
бы такой поток информации из мира, опередившего нас на миллиарды лет, что наша собственная цивилизация была бы оглушена, психологически раздавлена своей отсталостью,
была бы сбита с естественного пути развития.
Вряд ли учёные и инженеры Земли могли бы после этого с прежней энергией развивать
собственные технологии, науку, производство. Они слишком хорошо видели бы их несовершенство рядом с технологиями, наукой и производством иного Разума.
С другой стороны, даже при огромном обоюдном желании, земляне не могли бы не только перенять, но даже просто понять во всей глубине невиданные технологии, незнакомую
науку, ошеломляющее производство. Подойти к ним можно лишь постепенно, должно быть,
за века, через новую систему образования и воспитания, новую структуру общества, новое
искусство, новую культуру. Растянувшееся на века время перемен – способна ли выдержать
его молодая, не окрепшая цивилизация?
Но даже если бы мы достигли желаемого – полностью переняли бы высокую науку, новые технологии, потрясающее по эффективности производство и, соответственно, другие
экономические отношения, новую структуру общества, чужое искусство, более развитую
культуру – мы стали бы карикатурной копией Отцов, утратили бы свою уникальность, свою
ценность в Космосе. К тому же, возник бы диссонанс между высоким уровнем развития цивилизации и намного более низким уровнем биологического развития её членов. Можно не
сомневаться, что между уровнями развития разумных существ и их цивилизаций неизбежна
корреляция. Изменение одного уровня при неподвижности другого создаёт гротескную ситуацию. Племя неандертальцев, пытающееся управлять атомными электростанциями и космическими кораблями, вероятно, было бы лишь бледным подобием того, как могут выглядеть
наши современники в среде технологий, обогнавших нас на миллиарды лет.
*
*
*
Инженерные проекты, связанные с Землёй, это, должно быть, лишь крохотная часть программы распространения Жизни во Вселенной, сообща выполняемой многими цивилизациями. Без сомнений, подразумевается и наше будущее участие в программе. В таком освещении мир становится сложнее, величественнее … и привлекательнее. Иную окраску получают
даже бесконечные трудности и заботы повседневной жизни. Они выглядят неизбежной ступенью на сложном пути к столь же неминуемым космическим свершениям.
Действия, подготовившие и запустившие биологическую эволюцию на Земле, могли
быть применены и к Венере. Но этого не произошло. Венера осталась в таком состоянии, в
каком была Земля около 4 млрд. лет назад. Не предложен ли нам тем самым тест на космическую зрелость? Возможно, когда мы поймём Главную Задачу и решим её хотя бы по отношению к своей ближайшей соседке, Венере, это станет сигналом о достижении нами уровня,
достойного контактов с развитыми цивилизациями ...
*
*
*
Книга прояснила ряд вопросов. Но их не стало меньше. Продвижение обнаруживается
лишь по тому, что на авансцену выходят новые проблемы, да обостряются некоторые из старых проблем. Среди них, прежде всего – проблема первоначального возникновения Жизни.
Возвращаясь к определению из первой части книги, с учётом последующих глав, можно дать
такое уточнение.
Жизнь – это высшая форма существования материи, возникшая неизвестным образом и отличающаяся информационным способом формирования сходных структур, с
передачей им на молекулярном уровне информации для дальнейшего воспроизведения.
Развитие живой материи направлено к повышению способности изменять вероятности
событий в свою пользу, к расширению многообразия форм и ареала обитания.
4.5.1. Жизнь наша, неземная …
5
Соответственно, возникновением жизни является момент перехода от физических,
химических и др. способов формирования структур к информационному способу, неотделимому от передачи новым структурам информации молекулярного уровня для дальнейшего воспроизведения. Информация же – это закодированное обозначение характеристик
объектов. Поэтому главным условием возникновения Жизни является выработка кода, т.е.
установление одного из возможных вариантов соответствия между характеристиками Живого (например, между последовательностями аминокислот в белках) и их обозначениями в
виде генетического кода.
Здесь таится основная загадка. Как появились код и реализующие его молекулярные механизмы? Выше отмечено, что, по-видимому, возможна эволюция генетического кода от
простейшего до того кода, какой знаком нам. Простейший код, вероятно, обозначал последовательность из двух типов аминокислот с помощью двух типов нуклеотидов РНК. Но даже в
этом примитивном варианте система генетического кодирования в целом далеко не так проста, чтобы с приемлемой степенью вероятности возникнуть случайно.
Сложность в том, что возникновению системы генетического кодирования не может помочь ни сам по себе естественный отбор, ни его участие в механизме ароморфозов. Для возникновения ароморфозов требуется генетическая память и, значит, готовая система генетического кодирования. Да и естественный отбор способен благоприятствовать лишь тем объектам и свойствам живой материи, которые превосходят другие объекты и свойства по степени приспособленности к требованиям окружающей среды. Соответственно, естественный
отбор не может выработать систему кодирования, достоинства которой начинают проявляться лишь в полностью готовом виде. Незавершённая система кодирования не может показать
своих преимуществ, как не способен к гонкам автомобиль без одной из деталей, скажем, без
одного из колёс, или ключа в замке зажигания, или трубки бензопровода и проч.
Тот, кто объяснит появление исходной информации, организовавшей передачу по
наследству генетического кода хотя бы одного белка, тот решит проблему возникновения
Жизни. И, наоборот, вне выяснения этих информационных вопросов проблема появления
Жизни неразрешима, сколько бы физических, химических и прочих объяснений ни приводилось.
Исходный минимум информации, обеспечивающий формирование простейшей системы
генетического кодирования (аналогов рибосом, транспортных РНК, вспомогательных молекул), составляет, вероятно, около десятка килобит. Казалось бы, не так много. Но для случайного возникновения и реализации этой информации, скажем, в виде цепочки нуклеотидов, требуется время, многократно превышающее 13–15 миллиардов лет, что ориентировочно отводятся астрофизиками на существование Вселенной после Большого Взрыва.
Иначе говоря, современная наука не показывает путей, которые могли бы привести неживую материю к формированию системы кодирования, и, следовательно, к возникновению
Жизни. Такой путь, несомненно, существует – раз есть генетический код и есть Жизнь. Но он
очень далёк от парадигм современной земной науки.
Неоспоримо лишь то, что этот путь не был пройден на Земле. Если бы зарождение
Жизни (вопреки нехватке времени) протекало на Земле, то неминуемо сохранились бы и следы предбиологической эволюции, и следы промежуточных вариантов биохимии, как сохранились бесчисленные следы более поздней эволюции, проведшей Жизнь от водорослей до
человека.
Наш великий современник Андрей Дмитриевич Сахаров анализировал удивительную гипотезу о периодической перемене направления вектора времени. По гипотезе, от момента
Большого Взрыва, создавшего нашу Вселенную, до момента её наибольшего расширения
время идёт в привычном для нас направлении, а затем, когда, по современной парадигме,
должно начаться сжатие, его вектор перебрасывается в противоположное положение. Процесс сжатия Вселенной до нового Большого Взрыва, по этой гипотезе, проходит при обратной
направленности вектора времени, так что все события протекают как бы уже не при сжатии,
6
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
а при новом этапе расширения. А в момент Большого Взрыва вектор времени опять перебрасывается в „нормальное” положение.
Зачем А.Д. Сахарову понадобилась такая невероятная гипотеза? Конечно, это не было
простой игрой ума. Исключительно серьёзный учёный пытался таким неожиданным, экстравагантным способом объяснить непонятные для него факты окружающего мира, которые более простыми гипотезами объяснить не удавалось. Можно предположить, что он искал объяснение как раз феномену возникновения Жизни.
Вероятно, он считал невозможным случайное формирование не более, чем за десяток
миллиардов лет внеземной предбиологической эволюции такого сложного информационного
комплекса, как рибосома, ДНК- и РНК-полимеразы, десятки необходимых обслуживающих молекул и т.д. Действительно, для физика, сознающего всё совершенство, сложность и согласованность этих изощрённых молекулярных машин, трудно представить себе возникновение и
становление настолько слаженной системы в результате случайных процессов за единицы
миллиардов лет. Должно быть, он отводил на это срок, далеко не укладывавшийся в рамки
существования нашей Галактики и даже всей Вселенной. То, что в центре раздумий была как
раз проблема исходного минимума биологической информации, можно понять по цитате из
книги А.Д. Сахарова „Воспоминания”.
„Может быть, высокоорганизованный разум, развивавшийся миллиарды миллиардов
лет, в течение цикла находил возможность передать в закодированном виде какую-то самую
ценную часть имеющейся у него информации своим наследникам в следующих циклах, отделённых от данного цикла … Эта возможность, конечно, совершенно фантастична, и я не решался писать о ней в научных статьях, но на страницах этой книги дал себе волю.” (Цитировано по работе [Комаров, 2000].)
Как было бы прекрасно, если бы Жизнь бесконечно долго колебалась между Большими
Взрывами, не погибая от разрушения всех молекулярных структур! К сожалению, даже гипотеза о перемене направления времени не обещает такой благостной картины, так как каждый
второй поворот вектора времени, по гипотезе, происходит в нулевой момент возраста новой
Вселенной, когда вся она, к началу Взрыва, предельно сжата в результате коллапса, и молекулярные структуры уже разрушены.
*
*
*
Да, сомнения в возможности зарождения Жизни за время после Большого Взрыва достаточно обоснованы. Взгляды оптимистически настроенных на этот счёт учёных (например,
А.И. Опарина) отличаются игнорированием информационного аспекта биологических явлений, тогда как именно он является решающим. Такие учёные переносят акцент на химические и физические процессы, которые, конечно, тоже не должны забываться, но никак не могут считаться главными. Это касается, в частности, усиленно разрабатывавшихся
А.И. Опариным представлений о коацерватных каплях.
После сообщения о быстром возникновении жизни вслед за появлением на Земле подходящих для неё условий, внимание некоторых учёных привлекли автокаталитические химические реакции, якобы объясняющие молниеносность предбиологической эволюции. Да, автокатализ, вероятно, присутствует в рассматриваемых процессах. Но он, как и коацерватные
капли, не объясняет главного, не объясняет информационного аспекта событий.
Как возникла информация, проявившая себя геологическими следами фотосинтеза, протекавшего 3,8 млрд. лет назад? Как могла сформироваться эта информация на Земле, если
ещё 3,9 млрд. лет назад температура земной атмосферы достигала 1000°С? Полагать, что
случай способен так быстро извлечь из Хаоса, скажем, сто килобит полезной информации,
задавшей и зафиксировавшей принципы всей земной биохимии от архея до наших дней –
значит, совершенно не понимать подобные процессы.
Таким образом, из нерешённых фундаментальных проблем биологии наиболее загадочной осталась проблема первоначального возникновения Жизни во Вселенной. Появление
Жизни зависит от рождения хотя бы самого примитивного варианта генетического кодирования – основы информационного способа воспроизведения сходных структур.
При обсуждении проблемы перед автором не раз ставился вопрос – а почему не считать,
что на Земле, действительно, возник простейший вариант генетического кодирования, а затем прошло его быстрое совершенствование в конкурентной борьбе разных видов клеток, пока один опередивший всех вариант биохимических констант ни вытеснил остальные?
Против подобного сценария говорят такие соображения.
4.5.1. Жизнь наша, неземная …
7
1. В качестве следов такого сценария должно было бы сохраниться родство между всеми
прокариотами и их общим предком (даже если сам предок не дошёл до нас). Должно было бы
вырисоваться филогенетическое древо прокариот, тогда как наука пришла к выводу, что обозначить такое древо невозможно!
2. Невероятно, чтобы вся эволюция биохимических констант прошла на первом, очень
коротком этапе развития (даже не отразившемся в палеонтологической летописи!), а последующие миллиарды лет уже не принесли никаких изменений, хотя достигнутые константы
представляли собой далеко не лучший, а промежуточный вариант!
3. Взаимоотношения между организмами с разными генетическими алфавитами и кодами
менее антагонистичны, чем борьба видов внутри одного варианта биохимических констант,
отчего сомнительно 100%-ное вытеснение других вариантов констант, не оставивших на
Земле никаких следов.
Можно ещё предположить, что родства между прокариотами не видно потому, что первоначально возникло несколько неродственных вариантов жизни с разными биохимическими
константами, и лишь затем их вытеснил один вариант, обогнавший всех благодаря наиболее
удачному сочетанию констант. Но тогда уж определённо, у всех прокариот должно было бы
отмечаться родство с этим удачным вариантом. Да и два другие сомнения остаются. И добавляется четвёртое. Ведь возникновения генетического кода и Жизни представляется редчайшим событием во Вселенной – как же поверить, что за столь короткий срок (ускользнувший
от палеонтологов) подобное событие произошло на Земле несколько раз?
Всё ведёт к тому, что Жизнь была искусственно принесена на Землю космическим кораблём. И осталась нерешённой проблема первоначального возникновения Жизни во Вселенной, которая зависит от появления хотя бы простейшей системы генетического кодирования. Её не может создать естественный отбор, потому что кодирование приобретает преимущества лишь в завершённом виде, и для самого отбора нужна генетическая память (с системой кодирования). Поэтому первая система генетического кодирования может возникнуть
лишь небиологически, случайно. Но вероятность случайного формирования генетического
кодирования так мала, требует столько времени, что возраст Вселенной после Большого
Взрыва далеко не достаточен. Проблема становится уже не биологической, а космологической, заставляя присмотреться к фактам ещё одной области знаний. А ситуация в этой области очень любопытна.
4.5.2. Загадки астрофизики
Кто не слышал об архитектурной жемчужине Индии, усыпальнице Тадж-Махал?! Вообразите, что ради объяснения загадки её уникальной красоты, некий учёный-востоковед,
наслышанный о чудесах индусских фокусников, выдвинул гипотезу, будто Тадж-Махал никто не строил. Просто, в 1652-м году на это место пришёл босоногий факир, взмахнул палочкой, и за 10–35 секунды, вместо рощи, из Ничего возник 74-метровый беломраморный мавзолей с куполами, мозаикой из цветных камней, минаретами и чудесным садом.
Вероятно, ни один здравомыслящий человек не поддержал бы такого востоковеда. Но то,
что невозможно для мраморных дворцов и других „малых форм”, почему-то оказалось возможным в космологии! Первой и наибольшей загадкой сегодняшней космологии является
господство в умах учёных как раз такого сказочного способа объяснения существования
Вселенной. Хотя наука не знает примеров возникновения из Ничего хотя бы камня или травинки, многие астрофизики вполне серьёзно воспринимают гипотезу о Большом Взрыве,
приведшем к возникновению из Ничего всего наблюдаемого Космоса. А ведь ещё Михайло
Васильевич Ломоносов говаривал: „Что в одном месте прибудет, то в другом убудет”!
Под давлением критики гипотеза „Большого Взрыва” эволюционирует, и сегодня это
название перестало соответствовать её новым вариантам, потому что выделение колоссальных количеств энергии – собственно взрыв – уже не предусматривается. Новейшая, „инфляционная” (от inflation – раздувание) модель всерьёз говорит о сказочном расширении пространства Вселенной, вместе с материей, за 10–35 секунды, от неощутимой планковской вели-
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
8
чины, практически, до современного состояния. Поскольку расширение пространства, по
мысли авторов гипотезы, не является движением материи, эта модель не предусматривает
затрат энергии на разгон масс, как и гашения этой энергии при торможении. Последнее
очень важно, потому что для перемещения за 10–35 секунды 1 грамма материи на макроскопическое расстояние (скажем, на километр) требуется бесконечное количество энергии.
Один из наиболее цитируемых авторов „инфляционной” модели (выпускник Московского, а ныне профессор Стенфордского университета) Андрей Линде пишет:
„Основное отличие между инфляционной теорией и старой космологией становится понятным, если рассчитать размер Вселенной в конце инфляции. Даже если Вселенная в начале
инфляции имела размер порядка 10–33 сантиметров, после 10–35 секунд инфляции он достиг
немыслимого размера. В соответствии с некоторыми инфляционными моделями, этот размер
в сантиметрах может равняться … единице с триллионом нулей! Эти числа зависят от модели, но, в большинстве версий, данный размер на много порядков величины превышает размер наблюдаемой Вселенной, который составляет 1028 сантиметров.” [Линде, 2001]
Как видим, гипотеза о возникновении Тадж-Махала по мановению волшебной палочки,
по крайней мере по масштабам, менее фантастична.
*
*
*
Другой, но уже не психологической, а вполне реальной проблемой астрофизики является
загадочное возникновение вещества и энергии в ядрах галактик. Ещё в 1928 г. английский
астроном Джеймс Хопвуд Джинс писал: „Настойчиво заявляет о себе предположение, что
центры туманностей1 имеют природу точек сингулярности, в которых в нашу Вселенную
вливается вещество из каких-то других, совершенно неизвестных нам пространственных
измерений и которые проявляют себя в нашей Вселенной как точки, где происходит непрерывное образование вещества”. [Новиков, 1990]
К настоящему времени центральные области множества галактик изучены довольно подробно, но это лишь подтвердило первоначальное представление. Обычно в центре галактики имеется сгущение, называемое ядром, а внутри ядер многих галактик наблюдаются более
яркие зоны замысловатой формы – керны. Природа ядер резко отличается от природы
остальных частей галактик. В них-то и наблюдается активное выделение вещества и энергии.
Большие неожиданности принесло открытие квазаров (квазизвёздных объектов), автором которого явился американец голландского происхождения Мартен Шмидт. Он анализировал загадочный спектр голубой звезды, зарегистрированной под номером 3С 273 (273-я
позиция в третьем кембриджском каталоге) и высказал мысль, что непонятный вид спектра
объясняется аномально большой величиной красного смещения. Это подтвердилось, и показало, что исследуемый объект находится на расстоянии в несколько миллиардов световых
лет от Земли. Выходило, что это вовсе не звезда нашей Галактики, а загадочный объект,
находящийся у границ видимой (в 1960-е годы) части Вселенной.
Отсюда следовало, что объект излучает неправдоподобно большое количество энергии,
подобное излучению сотни крупнейших галактик! Кроме сверхмощного излучения, объект выбрасывал из себя в разные стороны колоссальные массы вещества со скоростями
порядка тысяч километров в секунду, что вызывало расширение спектральных линий. После
интенсивных исследований оказалось, что квазары – это очень активные ядра далёких галактик. Иногда, прикрыв яркое ядро, удавалось разглядеть и саму галактику. Полагают, что сегодня в видимой части Вселенной можно насчитать около десяти миллионов квазаров. Распределены они довольно неравномерно, плотнее всего – приблизительно на расстоянии в
2 млрд. световых лет. Но некоторые из них удалены на десятки миллиардов световых лет.
Активность квазаров особенно удивительна потому, что они являются компактными образованиями – их поперечники составляют несколько световых месяцев, максимум – свето1
Здесь туманностями Д.Х. Джинс называет галактики.
4.5.2. Загадки астрофизики
9
вой год (для сравнения – поперечник нашей галактики Млечный Путь оценивается примерно
в 100'000 световых лет). Не только источник вещества, но и источник энергии квазаров непонятен; ясно лишь, что это не термоядерные реакции, поскольку они не могли бы дать
такой высокий выход энергии из столь малого объёма.
Активность квазаров проявляется, в частности, в виде истечения газообразного вещества
компактными, но очень мощными струями, в двух противоположных направлениях, вероятно,
совпадающих с осью вращения квазара. Эти струи принято называть джетами. Длина джетов достигает сотен тысяч световых лет, но иногда они тянутся на мегапарсеки [Мартынов,
1988], что говорит о чрезвычайной активности квазаров много миллионов лет подряд. Выброс такого огромного количества вещества и энергии без одновременного притока их извне
не удаётся объяснить никакими известными процессами.
Сегодня известно, что галактики могут пребывать в двух различных состояниях – в активном и в спокойном (что определяется процессами в ядре галактики), а между крайними
уровнями активности наблюдается ряд переходных состояний. Судя по тому, что процент
активных галактик очень мал, активная стадия составляет лишь небольшую часть общего
времени их существования. Остальное время галактики проводят в относительно спокойном
состоянии.
Активные галактики отличаются, прежде всего, исключительно мощным ультрафиолетовым излучением. Для них характерно также интенсивное радиоизлучение нетеплового (вероятно – синхротронного) происхождения. Кроме того, они проявляют признаки мощных
взрывных процессов. Сильно расширенные линии спектра свидетельствуют о бурных и разнонаправленных движениях вещества. Регистрируется также сверхмощное излучение явно
нетеплового происхождения в рентгеновской и инфракрасной областях или в сплошном оптическом спектре. Наблюдаются исключительно высокая светимость ядра и мощное гаммаизлучение.
Взрывная природа протекающих процессов подтверждается быстрыми вариациями
интенсивности излучения и мощными выбросами в пространство огромных масс вещества, проявляющих себя излучением в оптическом и в радиодиапазонах.
Активность квазара трудно назвать взрывом. Она больше напоминает пожар на складе
боеприпасов, когда взрывы долго следуют друг за другом. И оптическое, и радиоизлучение квазаров часто проявляет периодичность, отчего некоторые квазары раньше были известны как переменные звёзды.
Рассматривая квазары как разновидность галактик, нужно заметить, что галактическая
активность и размеры колеблются в широких пределах. В одних случаях регистрируется аномально сильное излучение ядер сравнительно небольших активных галактик, хорошо видимых благодаря их относительной близости, а в других – сверхмощное излучение ядер галактик, находящихся у границ видимой части Вселенной, когда рядом с сильнейшим излучением
ядра наблюдать саму галактику не удаётся.
Галактики можно выстроить в ряд от наиболее активных к спокойным. Наивысшей активностью обладают квазары. Многие из них первоначально попали в звёздные каталоги
на правах обычных звёзд, но постепенно выяснилось, что такая „звезда” представляет собой
высокоактивное ядро немыслимо далёкой галактики, звёздная часть которой замаскирована
интенсивным излучением галактического центра.
„Квазары … не являются объектами, совершенно чуждыми нормальным галактикам .., так
как существуют объекты, промежуточные по физическим свойствам между теми и другими.”
[Мартынов, 1988]
Меньшей, чем у квазаров, активностью обладают близкие к нам, так называемые Nгалактики с относительно слабым звёздным ореолом вокруг компактного ядра. Расширение
их спектральных линий, говорящее об интенсивных разнонаправленных движениях вещества,
несколько меньше, чем у квазаров (составляет 30–50 ангстрем).
Ещё меньшей (но всё же очень высокой) активностью обладают ядра галактик Сейферта. Наиболее мощное излучение, приближающее сейфертовские галактики по энергетическому выходу к квазарам, наблюдается у них в инфракрасной области спектра. Вместе с
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
10
тем, растут размеры ядра – если у квазаров они остаются в пределах парсека, то у сейфертовских галактик составляют десятки парсек.
Ещё менее активна группа компактных галактик Цвикки. Их ядра в среднем больше,
чем наблюдаемые размеры квазаров, и больше ядер N-галактик, а спектры излучения более
разнообразны и приближаются к спектрам обычных звёзд. В группу компактных галактик
Цвикки входят и так называемые радиоспокойные квазары, интенсивность радиоизлучения которых не идёт ни в какое сравнение с радиоизлучением типичных квазаров, достигающим 1034 кВт. (!) [Мартынов, 1988]
Описана также группа галактик Маркаряна, выделяемых по избыточному излучению в
ультрафиолетовой области спектра. Поскольку такой признак характерен и для других активных галактик, эта группа отчасти совпадает с радиоспокойными квазарами, иногда захватывает галактики Сейферта (в том числе, с особо высокой светимостью) и N-галактики с очень
протяжёнными оболочками.
Если сравнить перечисленные космические объекты по их средним абсолютным звёздным
величинам1, то они составят убывающий ряд: квазары –25, N-галактики –21, сейфертовские
галактики –19, компактные галактики –18 и ядра нормальных (спокойных) галактик –11. Для
сравнения отметим, что абсолютная звёздная величина Солнца +4,77. Это значит, что блеск
квазара Eкв (абс. звёздн. вел. –25) больше блеска Солнца EС в:
Eкв
10(–25)/(–2,5)
–––– = ––––––––– = 1011,908 = 8,1•1011 раз.
EС
104,77/(–2,5)
Вариации активности ядер галактик размывают границы между разными группами. Так,
давно известная звезда X Comae, оказавшаяся ядром N-галактики с почти сейфертовским
расширением спектральных линий (ширина водородной линии Hα соответствует скоростям
перемещения вещества 4500 км/с), во время вспышки 1911 г. достигла такой абсолютной
звёздной величины (–23), что в этот период являлась квазаром. Её блеск за считанные месяцы менялся на 1–3 единицы звёздной величины, после чего следовали длительные периоды
покоя.
Самое примечательное у активных галактик – сравнительная скоротечность изменений
активности. Отмечались изменения блеска вдвое за месяц, а иногда даже в течение
одного-двух дней. У квазара 3С 446 между осенью 1965 и летом 1966 г. интенсивность излучения выросла в 20 раз.
Столь быстрые изменения у объектов размером в один парсек представляются
странными и даже невозможными, так как свет проходит парсек за 3,26 года и невозможно представить себе процесс, распространяющийся с более высокой скоростью. Приходится допускать, что быстрые изменения излучения происходят в каких-то небольших образованиях внутри сложной структуры квазара. Но тогда плотность излучения
должна достигать ещё более чудовищных (чем тогда, когда они приписываются в среднем
всему квазару) и совершенно интригующих величин.
Заметим, что активность ядер нормальных галактик (например, таких, как наш Млечный
Путь) также заслуживает уважения. В центральной части нашей Галактики вырисовывается
область поперечником около 65 световых лет, существенно отличающаяся от всех других
областей. По косвенным данным, подавляющая часть её массы сосредоточена в звёздах. Но
газовые облака здесь ускоряют движение по мере приближения к центру, что говорит о существовании в самом центре сильно тяготеющего объекта. По новейшим оценкам масса этого объекта составляет примерно 2,6 миллионов солнечных масс, и он имеет характер „чёрной
дыры”.
В этой же области находится компактный источник нетеплового радиоизлучения сантиметрового диапазона. В центре его расположено ещё более яркое и очень компактное „радиопятно”, которое могло бы поместиться внутри орбиты Юпитера. Его светимость на единицу объёма чрезвычайно велика – она сравнима со светимостью наиболее мощных
источников излучения в нашей Вселенной!
1
Звёздная величина m – мера блеска E небесного тела, определяется формулой:
m = –2,5 lg E + const.
Изменению m на единицу соответствует изменение блеска в 2,5 раза.
4.5.2. Загадки астрофизики
11
Поскольку затронут вопрос о возникновении в ядрах галактик вещества и энергии „из
Ничего”, отметим, что и ядро нашей Галактики, кроме мощного радиоизлучения, непрерывно выбрасывает газ в количестве 1,5 массы Солнца в год. Даже без учёта огромных затрат
энергии, объект с массой в 2,6 миллионов масс Солнца от такого выброса газа должен исчерпаться, грубо говоря, через 1,7 миллиона лет (тогда как Земля существует более 4,5 млрд
лет). А ведь в прошлом ядро нашей Галактики, надо полагать, выбрасывало вещество и энергию несравненно интенсивнее, чем сейчас. Иначе говоря, даже ядро такой спокойной галактики, как наша, проявляет необъяснимую, не согласующуюся с расчётами активность. Ещё
менее понятно, откуда берётся баснословное количество вещества и энергии, выбрасываемых квазарами.
Поскольку возникновение материи „из Ничего” плохо стыкуется с наукой, для объяснения процессов в ядрах галактик немецким физиком П. Иорданом была выдвинута гипотеза о
том, что во Вселенной существует особый, пока ещё не обнаруженный вид материи, особый вид поля. У нас ещё просто нет инструментов для наблюдения подобного поля. Между
тем, его энергия с течением времени постепенно, монотонно переходит в обычные для нас
формы – в энергию и массу элементарных частиц. Это поле назвали „полем творения”.
Такая мысль была отвергнута учёными, так как противоречила положениям общей теории относительности (ОТО), согласно которой для замкнутой области, охватывающей ядро
галактики, должен выполняться закон сохранения массы. Никакого появления вещества
или энергии внутри выделенной области, без притока вещества или энергии извне, ОТО не
допускает (интересно, что это положение не спасло науку от сказочной гипотезы Большого
Взрыва!).
Пытаясь найти другое объяснение источника вещества и энергии квазаров, Виктор Амазастович Амбарцумян выдвинул гипотезу о том, что ядра галактик и квазаров являются
местом перехода вещества из дозвёздного существования (в форме недоступных наблюдению сверхплотных тел) в обычные для астрономии формы существования в виде звёзд
или разрежённой межзвёздной среды. [Мартынов, 1988] Произошедший с тех пор значительный прогресс наблюдательной астрономии не принёс каких-либо подтверждений такого
варианта гипотезы.
*
*
*
Ещё одна проблема возникла в 1933 г., когда швейцарский астроном Фриц Цвикки при
измерениях скоростей движения галактик в районе созвездия Волос Вероники, обнаружил
существование какой-то скрытой массы. Так „в поле зрения” учёных впервые попало невидимое вещество Вселенной (см. гл. 4.4.5.). Оказалось – галактики исследуемого скопления
движутся со столь высокими скоростями, что для удержания их в скоплении нужна масса,
примерно вдесятеро превышающая его видимую массу. Так возник „парадокс Цвикки”, подтвердившийся позже при изучении других скоплений галактик.
Дело в том, что существуют два независимых способа определения массы скопления галактик. Один из них основан на хорошо изученной связи между массами звёздных систем и
их светимостями. Измеряя светимости, можно довольно точно определить массы галактик и
их групп. Другой способ основан на использовании теоремы вириала, по которой кинетическая энергия устойчивой динамической системы равна половине потенциальной энергии
тяготеющих масс. Эта теорема была доказана ещё в XIX веке и многократно подтверждена.
Например, известно, что в атоме кинетическая энергия каждого электрона равна половине
его же потенциальной энергии. Поскольку скорости и радиусы движения галактик можно
определить с хорошей точностью, это позволяет определить так называемую „вириальную”
массу (по названию теоремы). И вот здесь-то оказалось, что „вириальные” массы превышают массы, определённые по светимости, в десятки и в сотни раз!
Естественно, что проблема не обошла и нашу Галактику. В 1970-е годы выяснилось, что
внешние области Млечного Пути, вопреки законам небесной механики, имеют такие же угловые скорости вращения вокруг галактического центра, как и внутренние! Эта аномалия
12
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
легко объясняется всё тем же предположением о существовании скрытой массы. Если допустить, что Галактика полностью погружена в огромное массивное невидимое „облако” (не
оказывающее сопротивления её движению!), то странности её кинематики становятся понятными и закономерными.
„Наблюдения установили, что всякое скопление галактик обладает массой, раз в 5–10
большей суммарной массы всех, содержащихся в нём галактик … Откуда взять недостающее
вещество? Астрономия его не находит … Приходится констатировать, что ни астрономы,
ни физики не знают сейчас, что составляет бóльшую часть Вселенной.” [Мартынов,
1988] Подобная ситуация сохраняется и сегодня.
Если предположить, что невидимая материя представляет собой совершенно прозрачный, не обнаруживаемый телескопами газ, то при таком количестве он должен был бы, как
минимум, тормозить движение небесных тел, как воздух тормозит полёт артиллерийского
снаряда. Но невидимая материя (теперь полагают, что она примерно в 20 раз превышает
массу материи знакомого нам мира) никак (кроме гравитации) не влияет на движение
звёздных систем – нигде во Вселенной не тормозит, не ускоряет и не отклоняет их.
Перед нами не просто невидимая материя! Наука столкнулась с тяготеющей материей,
совершенно неощутимой и для органов чувств, и для приборов, и вообще для любых материальных тел нашего мира!
Проблема скрытой массы Вселенной очень активно изучается учёными всего мира. Достаточно полно осветить здесь эти работы невозможно. Поэтому отметим лишь работу последних лет – обнаружение так называемых „галактик c низкой поверхностной яркостью”
[Бозан, 2001]. Они похожи на обычные спиральные галактики, с обычной массой, но почемуто имеют многократно увеличенный диаметр, что снижает их яркость, и затрудняет выявление на фоне обычных галактик. Естественно, что обнаружение не замеченного ранее типа
галактик несколько изменяет расчётное количество скрытой массы. Но не намного. Общая
ситуация решительных перемен не претерпела.
*
*
*
Считается, что расширение Вселенной происходит по инерции, под действием скоростей,
полученных во время Большого Взрыва. „Галактики сейчас движутся по инерции, и их
скорость тормозится тяготением.” [Новиков, 1990]
В то же время, излучение более далёких галактик обладает сильнее выраженным красным смещением, что можно расценить как результат большей скорости удаления. Получается, что разные части Вселенной разлетаются не с одинаковой скоростью, не по инерции, как
после взрыва, а чем дальше от нас – тем быстрее, словно под действием каких-то всеобщих
сил отталкивания. Такой же видят динамику Вселенной и сторонники гипотезы Большого
Взрыва – в качестве её модели они предлагают не взрыв, а равномерно раздуваемый газом
резиновый шарик. [Новиков, 1990; Піблс та ін., 2001]
Вопрос о существовании во Вселенной сил отталкивания имеет долгую историю. В
1917 г., из теоретических соображений, А. Эйнштейн посчитал, что кроме сил тяготения во
Вселенной должны существовать и силы отталкивания. Он обозначил их в уравнениях так
называемым λ-членом. Позже Эйнштейн отказался от этой мысли, но уже другие учёные, из
похожих соображений, стали учитывать силы отталкивания, хотя и не объясняли их природу. Не могли помочь выяснению истины и эксперименты, так как эти силы, по теории, чрезвычайно малы – на тридцать порядков (!) слабее земного притяжения.
Противоречивое отношение к λ-члену сохранилось до сих пор. С одной стороны, только
силы отталкивания способны объяснить увеличение скорости удаления галактик по мере
увеличения их расстояния от наблюдателя. С другой стороны, гипотеза Большого Взрыва
ничего не говорит о природе отталкивания. Таким образом, одним из крупных пробелов
современной астрофизики является непонятный характер расширения Вселенной.
В последние годы стала обнаруживаться новая загадочная сторона расширения Вселенной. Если раньше полагали, что увеличение скорости расширения происходит во всех частях
4.5.2. Загадки астрофизики
13
Вселенной строго равномерно, и выражается так называемой постоянной Хаббла (сейчас её
оценивают приблизительно в 75 км/с на мегапарсек), то теперь стали накапливаться сведения, что расширение происходит не всюду одинаково, что постоянная Хаббла, вообще говоря, непостоянна.
*
*
*
Непонятна и структура Вселенной в целом. В 1976 г. в Институте прикладной математики им. М. Келдыша было высказано предположение о существовании во Вселенной своеобразных „пустот” – областей, свободных от звёзд и галактик. Через год это подтвердили сотрудники Тартуской астрофизической обсерватории А. Саара, М. Йыэвээра и др. под руководством Я. Эйнасто.
Рис. 4.8. Крупномасштабная структура Вселенной. Компьютерной обработкой
устранены звёзды и показаны только галактики до 19-й звёздной величины. Видны
гигантские ячейки – крупнейшие структурные единицы Вселенной. [Новиков,
1990]
К исследованиям подключились и американские астрономы. Они изучили распределение
звёздных островов вдоль трёх близко расположенных прямых линий, направленных в глубины Вселенной. По избранным направлениям до расстояний порядка 500 млн. св. лет и после
800 млн. св. лет галактики расположены довольно густо. Но в промежутке между ними ни
одной галактики зарегистрировать не удалось. Ориентировочный объём открытой учёными
полости составил 1025 кубических световых лет.
Так впервые выяснилось (подтвердившись в дальнейших исследованиях), что скопления
галактик образуют гигантские ячейки, напоминающие пчелиные соты, что видно на рис. 4.8.
„Исследованиями эстонских астрофизиков … и американских специалистов П. Пиблса,
О. Грегори, Л. Томпсона и др. показано, что самые крупномасштабные неоднородности в
распределении галактик носят „ячеистый” характер. В „стенках ячеек” много галактик, их
скоплений, а внутри – пустота. Размеры ячеек около 100 мегапарсек, толщина стенок 3–4 мегапарсека. Большие скопления галактик находятся в узлах этой ячеистой структуры. Отдельные фрагменты ячеистой структуры иногда называют сверхскоплениями.” [Новиков, 1990]
14
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
В видимой части Вселенной (т.е. в пределах Метагалактики) находятся тысячи таких
ячеек. Как они образовались, что удерживает миллиарды лет их структуру от деградации,
выполняют ли они какую-то функцию – пока неясно.
*
*
*
Ещё одна трудная проблема – возраст Вселенной. Его можно оценивать по разным критериям, что и вызывает противоречия.
Чаще всего в основу оценки кладут скорость расширения Вселенной, определяемую постоянной Хаббла H. Как отмечалось, сейчас принята величина H = 75 км/с на один мегапарсек. Сдвиг линий спектра в „красную” сторону для всех окружающих галактик истолковывается как доплеровский эффект, вызываемый их удалением от наблюдателя, при чём скорость
удаления растёт с увеличением расстояния от Земли. Поскольку постоянная Хаббла имеет
размерность, обратную времени, она дала одно из оснований для оценки времени, прошедшего после Большого Взрыва. По ней возраст Вселенной оценили величиной порядка 10–
15 млрд. лет (кстати, для инфляционных вариантов гипотезы Большого Взрыва такие рассуждения уже неприменимы).
Астрономы осознают, что „это истолкование слишком прямолинейное, так как предполагает, что … разбегание галактик шло все десять миллиардов лет неизменными темпами”.
[Мартынов, 1988] Действительно, а не изменяется ли величина H, например, по синусоиде?
Что, если Вселенная не просто расширяется, а вибрирует как звучащий камертон? Только
период колебаний этого „камертона” очень велик, миллиарды лет …
Другие критерии ведут к другим выводам. Например, возраст некоторых метеоритов,
определённый по их изотопному составу, достиг 26 млрд. лет, хотя известно, что метеориты
не могли возникнуть сразу после Большого Взрыва. Они могли появиться в молодых галактиках лишь после гибели звёзд первого поколения, в недрах которых термоядерный синтез
создавал вещество метеоритов – химические элементы, более тяжёлые, чем водород и гелий.
В 1967 г. были открыты пульсары – космические источники радиоизлучения с очень стабильной частотой повторения радиоимпульсов. Выяснилось, что они представляют собой
быстро вращающиеся нейтронные звёзды, возможность существования которых в 1930 г.
предсказал Л.Д. Ландау. Стабильность частоты первого пульсара соответствовала точности
лучших атомных часов. Но теория предсказывала, что частота импульсов, зависящая от скорости вращения нейтронной звезды, со временем должна снижаться из-за торможения звезды окружающей плазмой. Скорость снижения частоты позволяет судить о возрасте пульсара.
Выяснилось, что возраст одного из пульсаров („Джи-Пи – 1953”) составляет … 45 млрд. лет.
Открытие квазаров, находящихся у границ видимой части Вселенной, принесло сведения
о космических объектах, свет от которых шёл к нам многие десятки миллиардов лет.
Красное смещение спектральных линий у квазара PKS 200–330 говорит о его скорости
удаления от Земли, равной 91,5% от скорости света, что соответствует расстоянию от Земли
15,6 миллиардов парсек [Мартынов, 1988]. Поскольку расстояние в один парсек свет проходит за 3,26 года, отсюда следует, что свет от данного квазара шёл к нам 51 миллиард лет! С
этой точки зрения, возраст Вселенной не может быть 15 млрд. лет.
Данные по квазару PKS 200–330 с красным смещением z = 3,78, можно было бы считать
ошибкой измерений, если бы „снизу” его не „подпирали” квазары со смещением z = 3,68 и
3,71, а „сверху” не дополняли квазары со смещением z = 4,0 и более [Мартынов, 1988]. При
постоянной Хаббла H = 75 км/с на один мегапарсек и относительном красном смещении
z = 4,0 свет от такого квазара идёт к нам 72 млрд. лет. Известны немногочисленные квазары с
красным смещением до z = 5,5. Открыта обычная, спокойная галактика с красным смещением линий спектра z = 6,56 („Astrophysical Journal” 2002, V. 568, P. L75-L79 (April 1)).
При таких высоких скоростях удаления объекта нужно учитывать эффекты теории относительности, что заставляет пользоваться релятивистской формулой:
4.5.2. Загадки астрофизики
1+z=
15
1 v / c
;
1 v / c
где z – относительное красное смещение спектральных линий;
c – скорость света в вакууме;
v – скорость удаления излучающего объекта.
При расчёте расстояний до космических объектов по красному смещению должна учитываться принятая модель Вселенной. При популярной модели Эйнштейна – де Ситтера [Мартынов, 1988] расстояние r равно:
r=
2с (1  z )
{1 –
H
1
1 z
};
где H – постоянная Хаббла.
При z = 6,56 расстояние до объекта составляет r =38ֹ480 мегапарсек = 125 млрд. св. лет.
Интересно оценить возраст Вселенной с точки зрения старого варианта гипотезы Большого Взрыва (который предполагал именно взрыв, а не раздувание пространства). Примем в
качестве наихудшего случая расположение человека-наблюдателя в предполагаемом центре
Взрыва (потому что, при смещении из центра, наблюдатель в каком-то направлении приближается к границе Вселенной.) Учтём также время перемещения крайней галактики от центра
Взрыва в наблюдаемую позицию. Вещество не могло двигаться со скоростью света, так как
для этого нужна была бы бесконечно большая энергия. Следовательно, удаление галактики
должно было бы продолжаться более 125 млрд. лет, откуда возраст Вселенной возрастает
более чем до 250 млрд. лет! (Правда, при новых, „инфляционных” вариантах гипотезы время
перехода крайней галактики из эпицентра „Взрыва” приблизительно в сегодняшнее её положение учитывать уже не нужно – оно занимает всего 10–35 секунды! Но и тогда возраст Вселенной должен составлять не менее 125 млрд. лет пока свет возвращался к нам.)
Таким образом, оценка возраста Вселенной на основе разных физических процессов –
скорости удаления галактик, радиоактивного распада атомных ядер, торможения вращательного движения нейтронных звёзд и прохождения света от наиболее удалённых галактик –
приводит к противоречивым результатам, от 10–15 млрд. лет до более 250 млрд. лет. Это тоже является одной из нерешённых проблем сегодняшней космологии.
4.5.3. Несимпатичные объяснения
Многолетняя эволюция гипотезы Большого Взрыва, как отмечалось, приспосабливала её
к наблюдательным данным. С другой стороны, так как гипотеза оказалась доминирующей, то
и наблюдательные данные приспосабливали к ней, интерпретировали исключительно с её
позиций. В результате было создано некое хлипкое согласование гипотезы с феноменами видимого мира, какое-то объяснение их. Многим нравится такое объяснение … Мне оно не
нравится.
Прошлые варианты гипотезы, говорившие, что 10–20 млрд лет назад произошёл именно
Взрыв, рисовали Вселенную таких размеров, что при современной астрономической технике
её границы должны были бы уверенно регистрироваться. Но обнаружить их не удавалось.
Напротив, по мере проникновения взгляда всё далее вглубь Космоса, крепла мысль, что увидеть край Вселенной нам принципиально не суждено.
„Современная Вселенная однородна и изотропна … Свойства её достаточно больших областей приблизительно одинаковы и все пространственные направления физически равноправны … Ближний космос можно рассматривать как типичный образец Вселенной в
целом … Материя, расположенная у границ наблюдаемой Вселенной, везде – везде! – обладает приблизительно одинаковыми свойствами.” [Комаров, 2000]
16
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
Если учитывать данные о галактике с красным смещением z = 6,56, то (при модели Эйнштейна – де Ситтера) характер Вселенной примерно одинаков до расстояний порядка
125 млрд световых лет!
Авторы гипотезы Большого Взрыва пытались объяснить противоречие между наблюдаемыми размерами Вселенной и предсказаниями гипотезы, например, тем, что края Вселенной
принципиально невидимы из-за замкнутости её пространства. Однако подобное возражение
перечёркнули современные данные, показавшие, что геометрия пространства Вселенной (об
этом – ниже) близка к евклидовой и не проявляет признаков замкнутости.
Другим недостатком старого варианта гипотезы была уязвимость её энергетического аспекта. По всем этим причинам сторонники гипотезы постепенно перешли к инфляционным
вариантам, которые вообще не предусматривают взрыва. Новые варианты правильнее
называть уже не гипотезой о Большом Взрыве, а гипотезой о Внезапном Возникновении Пространства Вселенной.
Распространено мнение, что неоспоримым свидетельством Взрыва служит реликтовое
излучение, якобы возникшее при Взрыве и путешествующее с тех пор по Вселенной. Но, если возникновение излучения ещё можно объяснять взрывом, то его равномерное возвращение со всех сторон было бы возможно только если бы Вселенная находилась внутри фантастической зеркальной сферы. И уж совершенно не вяжется это постоянное (а отнюдь не импульсное!) излучения с инфляционными вариантами гипотезы, которые отводят на его возникновение ничтожные доли секунды. Кроме того, можно показать (и будет показано), что
природа изотропного излучения с эквивалентной температурой 2,73К логичнее объясняется
нормальными, естественными процессами, постоянно протекающими во Вселенной.
Другим неоспоримым свидетельством Большого Взрыва (но не инфляции!) называют,
совпавшее с расчётами на основе гипотезы (при подобранных исходных параметрах), на порядок меньшее распространение в Космосе гелия по сравнению с самым распространённым элементом – водородом. Отдельные учёные называют этот факт едва ли не прямым доказательством Большого Взрыва. Но такое же соотношение водорода и гелия регистрируется
во взрывных выбросах „новорождённого” вещества, и сегодня неизвестным образом возникающего в ядрах квазаров. Следовательно, и соотношение водород/гелий не может служить
аргументом в пользу гипотезы Большого Взрыва.
*
*
*
Вопреки многим противоречиям, значительная часть астрофизиков считает мировоззренческую позицию, базирующуюся на гипотезе Большого Взрыва, вполне материалистичной и
прочной. Однако, сказочная концепция, положенная в основу космологии, неминуемо
должна была привести, и привела, к столь же сказочным результатам. Лучше всего это
иллюстрируют высказывания самих авторов концепции. Так автор популярной инфляционной модели Андрей Линде пишет [Линде, 2001]:
„С развитием теории, исследователи каждый раз обнаруживали сложные проблемы.
Например, стандартная теория Большого Взрыва вместе с современной Теорией элементарных частиц предусматривает существование … сверхмассивных частиц, несущих магнитный
заряд, т.е. объектов, имеющих только один магнитный полюс. Эти магнитные монополи могут иметь типичную массу, в 1016 раз превышающую массу протона, т.е. около
0,00001 миллиграмма. В соответствии со стандартной Теорией Большого Взрыва, монополи
должны были возникнуть в очень раннюю эпоху эволюции Вселенной, и их должно … быть
столько же, как и протонов. В таком случае средняя плотность вещества Вселенной была
бы на 15 порядков величины больше теперешнего значения, которое составляет приблизительно 10–29 граммов в кубическом сантиметре ... ”
„Эта и другие загадки заставляют физиков более внимательно присмотреться к главным
предположениям, лежащим в основе стандартной космологической теории. И мы нашли
много чего очень подозрительного. Я упомяну шесть таких наиболее сложных проблем.”
4.5.3. Несимпатичные объяснения
17
„Первая и основная проблема – это существование Большого Взрыва. Каждый может
спросить: что было до него? Если пространство-время тогда не существовало, то как Всё
могло возникнуть из Ничего?.. Объяснение этой исходной сингулярности – где и когда
всё это началось – остаётся актуальной проблемой современной космологии.”
„Второй сложной проблемой является евклидовость или плоскостность (flatness)
пространства. Общая теория относительности допускает, что пространство может быть искривленным, с характерным радиусом порядка планковской длины, или 10–33 сантиметров.
Мы видим, однако, почти совершенно плоскую Вселенную в масштабах 1028 сантиметров,
соответственно радиусу её наблюдаемой части. Результат наблюдений отличается от теоретически ожидаемого более, чем на 60 порядков (!) величины.”
„Подобные расхождения между теорией и наблюдениями относятся и к размерам Вселенной, что является третьей проблемой. Космологические оценки показывают, что наша
часть Вселенной содержит, как минимум, 1088 элементарных частиц. Но почему Вселенная
так велика? Если взять Вселенную начального размера, равного планковской длине, и исходной плотности, равной планковской плотности, то, используя стандартную теорию Большого
Взрыва, можно рассчитать, сколько частиц она содержит теперь. Результат является довольно неожиданным – вся Вселенная должна быть велика как раз настолько, чтобы вместить
только одну элементарную частицу. Ну, может, 10, не больше. В ней не поместился бы
даже один читатель … который состоит из 1029 элементарных частиц. Очевидно, что-то неладно с теорией.”
Здесь нужно задержать внимание Читателя (тем более, что его всё равно не ждёт место
во Вселенной, построенной Большим Взрывом), и прокомментировать ситуацию. Три
названные проблемы, по существу, стали результатом одной и той же методологической
ошибки, уже затронутой выше, в главе 3.4.11. „Мозг и „Дао физики””.
Каждая из научных дисциплин применима лишь к определённому диапазону параметров,
в пределах которого справедливы используемые этой дисциплиной научные законы. В таком
смысле каждая частная наука, каждая теория – относительны. Как в теории относительности
размеры тела и течение времени зависят от скорости тела, так и в любой научной дисциплине корректность или некорректность применения определённых законов зависят от диапазона параметров, в котором рассматривается изучаемое явление.
Философия виновна перед естественными науками в том, что не заострила внимание на
относительности, характеризующей подавляющее большинство научных законов. Провозгласив своей вотчиной общие положения всех наук, философия должна была огласить, как
один из важнейших принципов естествознания, „параметрическую локальность” большинства естественнонаучных законов, органическую зависимость корректности научного закона
от зоны параметров, в которой он используется.
Нельзя было допускать автоматического переноса на макромир и Космос тех положений,
что свойственны только микромиру, миру субатомных размеров. Именно в этом ошибка авторов Большого Взрыва, которые расширили применение квантовой теории до размерного и
временного масштаба Вселенной. В микромире, в квантовой теории, спонтанное рождение
виртуальных частиц (а, следовательно, и энергии) из абсолютного вакуума находит и теоретическое, и экспериментальное подтверждение. Рождение и быстрое исчезновение виртуальных частиц (которые нельзя зарегистрировать приборами, и удостовериться в существовании
которых можно лишь по косвенным признакам) оказывается следствием нулевых флюктуаций вакуума, происходящих в узких пределах квантовой неопределённости. Расширение же
этих представлений до „зоны средних измерений”, а тем более, до космических масштабов, и
подход к кратковременно возникающим виртуальным частицам как к длительно существующим – это уже чистой воды фантастика.
Кроме гипотезы Большого Взрыва, такая же ошибка встречается и в „теории физического вакуума”. Если данный камень не убрать с дороги, наука ещё не раз споткнётся о него.
Но продолжим цитирование [Линде, 2001].
18
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
„Четвёртая проблема связана с синхронизацией расширения, или с одновременностью
его начала. По стандартным формулировкам теории Большого Взрыва, Вселенная начала
расширяться одновременно. Но как могли разные части Вселенной синхронизировать начало
своего расширения? Кто дал команду?
Пятый проблематичный вопрос – о распределении вещества во Вселенной. В очень
больших масштабах вещество распределено чрезвычайно однородно. В масштабах, превышающих 10 миллиардов световых лет, его распределение отклоняется от полной однородности менее чем на одну десятитысячную. Долгое время никто даже не выдвигал никакой догадки о том, почему Вселенная такая однородная. Но те, что не имеют идей, иногда имеют
принципы. Одним из краеугольных камней стандартной космологии является „космологический принцип”, в соответствии с которым, Вселенная должна быть однородной. Это предположение, однако, не очень помогает, ведь Вселенная содержит существенные отклонения
от однородности, скажем, звёзды, галактики и другие агломераты вещества. Следовательно,
мы обязаны объяснить, почему Вселенная является такой однородной в большом масштабе, и одновременно предложить какой-то механизм, создающий галактики …”
Инфляционные варианты гипотезы, создаваемые Андреем Линде и другими, возникли
ради избавления астрофизики от недостатков прошлых моделей Большого Взрыва. Что же
такое инфляция?
„Эта стадия экспоненциально быстрого самоподдерживающегося раздувания не была
длительной, вероятно, всего лишь 10–35 секунды. Когда энергия поля упала … инфляция закончилась … Скалярное поле начало осциллировать вблизи минимума его потенциальной
энергии. Когда скалярное поле осциллировало, оно теряло энергию, отдавая её в форме элементарных частиц. Эти частицы взаимодействовали друг с другом, и, наконец, достигали
равновесного состояния с какой-то температурой. С этого времени эволюция Вселенной может описываться стандартной теорией Большого Взрыва.”
„Размер Вселенной в конце инфляции, после 10–35 секунды, на много порядков величины превышает размер наблюдаемой Вселенной, который составляет
1028 сантиметров.” [Линде, 2001]
Если раньше речь шла о сингулярной точке, дававшей начало Вселенной, и это было одной из причин критики гипотезы, то теперь приходится говорить, в полном смысле, о сингулярной Вселенной, вдруг возникшей за 10–35 секунды!
Не говоря уже о том, что непонятна причина внезапно наступившего (и так же внезапно
прекратившегося) расширения пространства, совершенно фантастически выглядит его расширение со сверхсветовой скоростью. Отбросим крайний вариант, приводящий к единице с
триллионом нулей. Предположим даже, что Вселенная обрывается сразу после наблюдаемого расстояния 1028 см. Тогда, при расширении до этого размера за 10–35 секунды скорость
расширения должна была составить 1063 см/с, что в 3,3·1052 раз выше скорости света!
С точки зрения квантовой теории, не менее фантастично выглядит расширение пространства без изменения размеров элементарных частиц – ведь в микромире элементарная частица представляет собой сгусток энергетического поля, занимающий определённый
объём. При расширении пространства этот сгусток должен расползаться, изменять концентрацию энергии, т.е. менять свои свойства, чего не предполагается.
Поэтому инфляционная модель Большого Взрыва предусматривает нечто гораздо более
хитрое, чем кажется на первый взгляд. Её суть в сверхбыстром избирательном растяжении
пространства между быстро движущимися элементарными частицами при сохранении неизменным перемещающихся областей пространства самих частиц! Ко всему прочему, в квантовой теории поле, характеризующее отдельную частицу, не имеет резких границ, и нельзя
точно сказать, где оно заканчивается (и заканчивается ли). Если бы сторонники Большого
Взрыва честно подходили к проблеме, то должны были бы объяснить, каким образом (хотя
4.5.3. Несимпатичные объяснения
19
бы – по какому закону) расширялось пространство между частицами, при одновременном сохранении неизменным пространства самих частиц?
Из этого противоречия нельзя выйти, даже предположив, что (благодаря какому-то изменению мировых констант) свойства частиц остаются при всеобщем расширении совершенно
неизменными. По этому поводу И.Д. Новиков (кстати, сторонник Взрыва) писал: „Если бы
расширялись пропорционально размерам абсолютно все тела, включая и атомы, то это расширение было бы не наблюдаемо. Действительно, тогда бы не существовало неизменного
эталона, по отношению к которому наблюдается расширение.” [Новиков, 1990]
Иначе говоря, если бы всё расширялось пропорционально, а свойства частиц и величины
сил при этом не изменялись, то гипотеза об инфляции или Большом Взрыве для объяснения
наблюдаемого мира вообще не потребовалась бы, сегодняшняя жизнь без всяких изменений
точно так же протекала бы и в сжатом пространстве.
Поскольку речь идёт о мгновенном растяжении пространства, а не о перемещении в пространстве – сторонники гипотезы не учитывают время „разлёта” галактик при определении
возраста Вселенной по красному смещению. В инфляционных вариантах гипотезы считается,
что все галактики, вся материя Вселенной сразу после окончания инфляции (т.е. через 10–35
секунды после Начала) уже находятся на своих местах.
И снова виден всё тот же источник заблуждений авторов гипотезы – смешаны воедино
законы микро- и макромира, тогда как каждый из законов должен применяться лишь строго
в отведённой ему зоне параметров. С одной стороны, использованы положения квантовой
теории, где эквивалентом частицы является некоторый объём энергетического поля, и где
можно говорить о спонтанном возникновении виртуальных частиц. С другой стороны, в воображаемом процессе раздувания пространства к тем же частицам приложены законы макромира, где частицы фигурируют уже не как сгустки энергии, а как недеформируемые
атомы и физические тела.
Один из наиболее заметных борцов за космологию Большого Взрыва – Джеймс Пиблс –
признаётся:
„Суть теории Большого Взрыва состоит в факте расширения и охлаждения Вселенной.
Обратите внимание: я ничего не говорил о самом взрыве – теория Большого Взрыва описывает то, как Вселенная эволюционирует, а не то, как она началась.” [Піблс, 2001]
Вот так-так! А мы-то думали! Оказывается, Большой Взрыв был призван объяснить вовсе не возникновение, а всего лишь сегодняшнее состояние Вселенной! Но даже ради одного
этого, в гипотезу пришлось ввести совершенно фантастические предположения!
Если же и новейшие инфляционные модели не спасут Большой Взрыв, на помощь им,
как видно из литературы, уже подготовлены ещё более фантастичные идеи. Среди них идеи
о временном изменении (на много порядков!) скорости света [Магейджо, 2001], о существовании непонятной „тёмной” энергии [Острайкер, Стейнхардт, 2001], не проявляющей себя в
массе Вселенной, но зато своим присутствием создающей отрицательную гравитацию.
Как отмечалось, с помощью „раздувания” пространства авторы гипотезы Большого
Взрыва ушли от объяснения источника энергии, требуемой для разброса вещества, и от объяснения судьбы этой энергии после Взрыва. Но, выиграв в одном, они потеряли в другом.
После прекращения расширения пространства, у вещества не должно оставаться инерционного стремления продолжить движение (ведь движения не было!). А, значит, не получила
решения исходная задача авторов – не объяснено наблюдаемое „разбегание” галактик.
*
*
*
У идеи Большого Взрыва есть союзник – Теория Физического Вакуума. Эта теория трактует Большой Взрыв буквально – т.е. не как расширение пространства, а именно как внезапное возникновение и энергичный разброс вещества. Предполагается, что эта теория объясняет не только возникновение Вселенной, но и рождение вещества и энергии, например, в квазарах. По данной теории, широкомасштабное рождение вещества и энергии объясняется пе-
20
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
реходом в наш мир материи из физического вакуума, где в виртуальном состоянии постоянно пребывает неисчерпаемое количество энергии и частиц вещества.
Свойствами физического вакуума в этой теории объясняются и силы отталкивания, вызывающие расширение Вселенной. К этому приводит якобы существующая у вакуума отрицательная плотность (иначе говоря, отрицательная масса). Противоречащий такому взгляду
факт регистрации положительной скрытой массы Вселенной при этом игнорируется.
Перед нами всё та же методологическая ошибка, отмеченная выше – смешение идеологий разных диапазонов параметров. Кроме того, подобные взгляды нарушают основополагающий закон сохранения массы. Красноречив уже сам факт, что скрытая масса Вселенной
не совпадает с теорией физического вакуума по знаку величины! Если, действительно,
огромные количества материи с отрицательной массой скрытно существуют в физическом
вакууме, то они обязаны проявлять себя этой отрицательной массой, как проявляет себя в
скрытой положительной массе Вселенной какая-то неизвестная, но, несомненно, реально
существующая материя.
*
*
*
Заметим ещё, что инфляционный вариант Большого Взрыва и теория физического вакуума каким-то образом стали почвой для представлений о передаче сигналов со сверхсветовой
скоростью.
Сложность ситуации в том, что сегодня нет убедительных данных о предельных скоростях распространения некоторых типов частиц и полей, например, по предельной скорости
нейтрино. Только недавно удалось провести первые, довольно грубые эксперименты по измерению скорости распространения гравитационных волн.
По каналам СМИ прошло сообщение, что в сентябре 2002 года удалось измерить одну из
фундаментальных величин нашей Вселенной – скорость распространения гравитационного
возмущения. Измерения проводили Эд Фомалонт из Национальной радиоастрономической обсерватории в Шарлотсвилле, штат Вирджиния (США) и российский физик Сергей Копейкин,
работающий в университете города Коламбия, штат Миссури.
Для измерения скорости распространения гравитации был использован момент, когда
Юпитер заслонил Землю от мощного квазара, излучающего в радиодиапазоне. Были сопоставлены данные радиотелескопов, позволившие измерить „виртуальное” смещение квазара,
вызванное искривлением трассы радиоволн под влиянием мощного тяготения Юпитера. Точность эксперимента оказалась невысокой – скорость гравитации оценена в 95% от скорости
света с возможными отклонениями до 25% в обе стороны. Однако, теперь есть основания
утверждать, что, по экспериментальным данным, скорость гравитации, в первом приближении, равна скорости света.
Специалисты оценивают полученный результат как подтверждение положений общей
теории относительности, согласно которым никакие воздействия не могут распространяться
быстрее света.
Действительно, многочисленные подтверждения теории относительности позволяют думать, что сверхсветовых скоростей (по отношению к местным гравитационным полям), не
бывает. Но тут возможно возражение оппонентов, так как в большинстве случаев проверка
теории относительности базировалась не на гравитационных или нейтринных, а всё на тех
же электромагнитных явлениях.
Проблема могла бы оставаться в разряде дискуссионных, и, подобно другим нерешённым вопросам, могла бы не вызывать особого беспокойства, если бы неопределённость не
перерастала, например, в форму мистических высказываний о реальности мгновенной передачи сигналов на любые расстояния. Здесь теория физического вакуума как-то сомкнулась с
идеей вселенского информационного поля или иначе – „семантического поля мэона” (см. гл.
3.1.1.), в котором сигналы якобы передаются мгновенно. Идея информационного поля распространилась довольно широко, в том числе, и среди достаточно образованных людей.
Как отмечалось в гл. 3.1.1., из таких взглядов вытекает, в частности, бесполезность
науки, образования и просвещения. Действительно, какой смысл в сложных исследованиях
4.5.3. Несимпатичные объяснения
21
или в образовании, если достаточно научить ребёнка обращению к „семантическому полю
мэона” и он мгновенно получит самые правильные, самые полные ответы на любые вопросы?!
4.5.4. Круговорот материи во Вселенной
„Рост человека измеряется не от ног до головы,
а от головы до неба.”
Китайская мудрость
Вспомним слова Джеймса Пиблса, возглавляющего ныне приверженцев Большого
Взрыва. „Теория Большого Взрыва описывает то, как Вселенная эволюционирует, а не то,
как она началась.” [Піблс, 2001] Примем такой подход. Не будем вообще рассматривать возникновение Вселенной! Будем временно считать, что она существует вечно. И просто попытаемся объяснить сумму известных фактов.
Оказывается, при таком подходе, опираясь на данные науки, можно построить логически
завершённую космологическую концепцию, не привлекающую для объяснения окружающего мира ни сингулярности, ни Большой Взрыв, ни инфляцию. Достаточно связать между собой уже известные факты и хорошо обоснованные физические представления. Те немногие
предположения, что соединяют разрознённые части в единое целое, выглядят лишь естественными догадками на основе суммы твёрдо установленных данных.
*
*
*
В 1930 году швейцарский физик Вольфганг Паули предсказал, (ради выравнивания баланса энергии при ядерных реакциях) существование особой частицы – нейтрино, очень слабо взаимодействующей с другими частицами. Одно взаимодействие нейтрино с протоном, по
теории, должно было приходиться на сотню световых лет полёта нейтрино сквозь вещество.
Для экспериментального обнаружения нейтрино нужно было преодолеть эту трудность.
Американские физики Рейнс и Коуэн воспользовались тем, что огромные количества нейтрино должны генерироваться в атомных реакторах. Например, на расстоянии 10 метров от реактора мощностью в 300 тысяч киловатт каждый квадратный сантиметр пространства должны
ежесекундно пронизывать до тысячи миллиардов нейтрино.
Физики установили рядом с реактором цистерну с веществом, содержащим большое количество водорода. При реакции нейтрино с ядром водорода, т.е. с протоном, должны возникать нейтрон и позитрон. Поскольку позитрон является античастицей электрона, он должен
тут же аннигилировать, давая вспышку света. Образовавшийся нейтрон неизбежно вливается
в какой-то атом вещества и вызывает ещё одну вспышку света. Такие вспышки, действительно, были зарегистрированы фотоэлектронными умножителями и подтвердили существование
нейтрино.
В состав лептонов – элементарных частиц, участвующих в слабых взаимодействиях, входят заряженные (положительно или отрицательно) частицы – электрон, мюон и тау-лептон и
соответствующее каждому из них нейтрино – электронное, мюонное и тау-нейтрино, а также
их античастицы. Интересно, что во взаимодействиях лептон и соответствующее ему нейтрино
участвуют попарно.
Электронное и мюонное нейтрино были экспериментально обнаружены соответственно в
1956 и 1962 годах. Наибольшие трудности были связаны с подтверждением существования
тау-нейтрино. В 1997 году на крупнейшем ускорителе Tevatron в лаборатории Ферми был
установлен 15-метровый детектор из железных пластин, перемежавшихся с ядерными фотоэмульсиями. Он был подвергнут облучению пучком ускорителя, в составе которого, по мнению ученых, должны были присутствовать тау-нейтрино. Железо требовалось для увеличения
массы вещества, через которое проходят нейтрино. Ведь чем больше масса, тем больше вероятность, что неуловимая частица испытает взаимодействие.
При взаимодействии, тау-нейтрино „рождает” тау-лептон, трек которого может оставить
след в ядерной фотоэмульсии. Физики провели три года, обрабатывая миллионы событий,
собранных в течение полугода экспериментов. В результате были отобраны всего четыре
„чистых” события, относящихся к тау-нейтрино. Хотя четыре события – очень малая статисти-
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
22
ка, картина взаимодействий была в них настолько характерной, что не оставила сомнений в
регистрации именно тау-нейтрино.
В последние годы одной из наиболее острых проблем физики элементарных частиц являлся вопрос о существовании у нейтрино массы покоя. Это связано не только с тем, что масса нейтрино может склонить среднюю плотность Вселенной к последующему сжатию или к
бесконечному расширению. Учёных волнует также вывод о том, что только ненулевая масса
нейтрино способна привести к так называемому Великому Объединению – созданию теории,
объединяющей сильное, слабое, гравитационное и электромагнитное взаимодействия.
Между тем, опыты, выполняемые на грани экспериментальных возможностей, приносили
то положительные, то отрицательные сообщения о массе покоя нейтрино. В 1980 году группа
учёных ИТЭФ (Москва) заявила о существовании массы покоя электронного антинейтрино.
Потом их опровергла серия экспериментов в США, Японии и Швейцарии, а также анализ
нейтринного сигнала от вспышки сверхновой 1987А. Сравнительно недавно в Японии (в эксперименте Super-Kamiokande) были получены указания на нейтринные осцилляции, что
снова говорило о ненулевой массе нейтрино.
Исследования проблем, связанных с нейтрино, ведутся широким фронтом. В 2000 году
были завершены эксперименты по регистрации солнечных нейтрино на подземном детекторе
MACRO и продолжены исследования на трёх подземных нейтринных детекторах: SuperKamiokande (SK) (Япония), Баксан (Россия) и Soudan 2 (Канада), на глубоководном детекторе
HT200 (Байкал) и подлёдном детекторе AMANDA (Антарктида).
Основная статистика нейтринных событий была набрана на детекторах SK, Баксан,
MACRO и IMB3 (США, подземный детектор, на котором эксперименты были завершены в
1994 году). Эта статистика составляет примерно 3000 случаев, расцениваемых как регистрация нейтрино.
Ситуация проясняется медленно. Нейтрино остаются трудным объектом изучения – как
говорят физики, „из-за малого сечения их взаимодействия с веществом.”
В последнее время появилась новая информация о существовании у нейтрино, хотя и
очень малой, но несомненной массы покоя. Становится ясно, что именно малая масса вела к
противоречивости результатов экспериментов. Можно удивляться лишь очень большому количеству нейтрино во Вселенной.
Исключительно слабо взаимодействуя с обычным веществом, нейтрино могут пронзить
свинцовую стену толщиной в миллион километров! Поэтому, с точки зрения физики, огромная масса скрытой материи Вселенной, не тормозящей движение небесных тел, вовсе не
является чем-то экстраординарным. Обнаруженные астрономами феномены допускают, но
не требуют выявления новых видов материи. Невидимая материя обладает как раз такими
свойствами, какие следует ожидать от колоссальных скоплений нейтрино.
Кроме нейтрино, предсказано существование и других элементарных частиц, например,
гравитонов, которые, практически, не взаимодействуют с окружающим веществом, соответственно, не воздействуют на органы чувств и крайне трудно регистрируются приборами. Конечно, и они могут являться компонентами скрытой массы (подобно тому, как и среди видимой материи вполне возможно обнаружение новых частиц).
Астрофизикам эти факты известны. „Что касается нейтрино и гравитационных волн, то
… взаимодействие этих видов … материи с веществом крайне слабое и поэтому, если бы
Вселенная была заполнена нейтрино или гравитационными волнами с плотностью массы … даже больше ρкрит1, то всё равно прямые физические методы не позволили бы их
обнаружить … Нейтрино … очень многочисленны во Вселенной … В одном кубическом
сантиметре их в среднем более, чем в миллиард раз больше, чем протонов.” [Новиков, 1990]
*
*
*
Теперь можно уверенно сказать, что в одном и том же пространстве и времени Вселенной как бы объединены два взаимопроникающих мира – видимый и невидимый, наш и
„нейтринный”. Их можно назвать проявленным и непроявленным мирами. Можно заметить,
1
Критическая плотность ρкрит, по представлениям астрофизиков, разделяет два состояния Вселенной – ведущее к последующему сжатию и ведущее к бесконечному расширению.
4.5.4. Круговорот материи во Вселенной
23
что между этими мирами существуют сложные взаимоотношения. Хотя они чужды друг другу, практически не взаимодействуют (если не считать обычного гравитационного взаимодействия), однако в определённых зонах пространства материя одного мира переходит в другой.
Названия – видимый и невидимый – оказываются относительными. Если в невидимом мире
есть наблюдатель (а кто докажет, что это невозможно?!), то для него, наоборот, собственный
мир окажется видимым, а наш – невидимым, потому что они почти совершенно разделены,
почти совершенно не взаимодействуют [Барбараш, 2002а, 2002в].
При таком описании Вселенной протягивается цепочка от нейтрино и невидимого мира к
феномену квазаров. Вот что пытались объяснить П. Иордан и В.А. Амбарцумян! Напрашивается вывод, что именно через ядра галактик (прежде всего – квазаров) невидимая
„нейтринная” форма материи, обнаруживающая себя „вириальной” массой, врывается в
наш мир, превращаясь в потоки знакомого астрономам вещества и в мощные выбросы энергии.
Конечно, переход материи из невидимого мира в наш мир не может быть односторонним. Иначе один мир переполнился бы, а другой исчерпался бы. То, что этого не произошло,
что ядра галактик продолжают выбрасывать вещество и энергию, говорит о существовании,
кроме прямого процесса превращения материи в ядрах галактик из „нейтринной” формы в
обычную, также и обратного процесса – массового перехода видимой материи в „нейтринную” форму. При этом не исключено, что „нейтринная” форма материи включает в себя не
только нейтрино, но и другие частицы с высокой проникающей способностью (отчего её
название и взято в кавычки). Вероятно, так замыкается вечный круговорот материи.
Собственно, обратный поток и искать не нужно – кроме термоядерных реакций в недрах
звёзд, кроме реакторов АЭС, нейтрино рождаются и при других процессах в ядрах атомов.
Например, один из нейтронов ядра превращается в протон с выделением электрона и антинейтрино при спонтанном превращении стронция-90 в иттрий-90 (или, скажем, свинца-214
в висмут-214). В другом случае фосфор-30 превращается в кремний-30 (или, аналогично,
натрий-22 в неон-22) при спонтанном превращении одного из протонов ядра в нейтрон с
выбрасыванием позитрона и нейтрино.
Как отмечено, нейтрино рождаются при термоядерных реакциях в недрах звёзд (и рождаются в очень больших количествах). По оценкам, звёзды представляют собой около 92%
вещества нашего мира. Следовательно, рождение нейтрино в ходе ядерных процессов синтеза и распада является во Вселенной одним из очень интенсивных процессов 1. На космическую роль этого явления обращали внимание давно. Например, ещё в работе [Васильев, Станюкович, 1969] с характерным подзаголовком „о материи – живой и спящей” писалось: „Если посмотреть шире, в масштабах Вселенной, можно сказать, что в ней идёт непрерывный
процесс перетекания материи из вещественного состояния в … поле нейтрино … ”.
Но, несмотря на большую интенсивность генерирования нейтрино звёздами, некоторые
данные заставляют думать, что решающее значение, всё-таки, имеет другой тип перехода
видимой материи в „нейтринное” состояние. О чём речь?
В мире элементарных частиц нет стабильности. Одни частицы спонтанно перерождаются
в другие, а те – в третьи и т.д., причём события могут каждый раз хаотически выбирать один
из нескольких возможных сценариев. Знакомство с такими процессами началось с обнаружения факта рождения пары электрон-позитрон из фотонов. Возможно и обратное превращение электронно-позитронной пары в фотоны. „Дальнейшее развитие физики превратило
эту сравнительно частную констатацию порождения и уничтожения электроннопозитронных пар и фотонов в исток нового физического мировоззрения, основанного на
понятиях трансмутации частиц.” [Кузнецов, 1983]
1
Далее, на примере Солнца, будет показано, что реальный удельный вес этих процессов, вероятно, намного меньше его сегодняшней оценки.
24
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
В ряде случаев недолговечные частицы продлевают свою жизнь, объединившись с частицами других типов. Так, стабильные, казалось бы, нейтроны атомных ядер, если их освободить от внешних связей, распадаются примерно через 16 минут, превращаясь в протоны,
электроны и антинейтрино. Есть и противоположные примеры. В частности, высокостабильный в свободном состоянии протон может закономерно трансмутировать в нейтрон, позитрон и нейтрино, оказавшись в ядре атома, подверженного радиоактивному β +-распаду. Важно подчеркнуть, что нейтрино участвуют во многих трансмутациях.
Круговорот веществ, как правило, включает в себя процессы, протекающие в диаметрально противоположных условиях. Например, испарение воды вызывается нагревом,
а конденсация воды в снег или дождь, наоборот, связана с охлаждением. Соответственно, если обычное вещество рождается из „нейтринного” в ядрах галактик, обладающих огромными
массами, экстремальными гравитационными полями, то, вероятно, для обратного превращения атомов и молекул в „нейтринное” вещество наиболее подходит космическая пустота, удалённость от галактик, от гравитационных полей. Упоминавшийся нейтрон не
случайно распадается, когда оказывается в одиночестве, вырывается из полей атомного ядра.
Возникает мысль, что именно эти специфичные условия превращения атомов и молекул в „нейтринное” вещество, требующие больших интервалов времени, удаления от
крупных масс и интенсивных полей, обусловили удивительную крупномасштабную
структуру Вселенной с колоссальными ячейками, наподобие сот. Согласно излагаемой
гипотезе о круговороте материи, наиболее важная часть процессов перехода видимого вещества в „нейтринную” форму, обеспечивающая динамическое равновесие Вселенной, протекает как раз в пустоте её гигантских ячеек, завершаясь на расстояниях 100–150 миллионов
световых лет от ближайших галактик.
В 1899 г. Пётр Николаевич Лебедев открыл давление света на твёрдые тела, а в 1907 г. –
на газы. Согласно рассматриваемой гипотезе, принципиально важную роль играет вытеснение световым давлением межзвёздного газа и пыли в пустоту ячеек. В этой пустоте,
вдали от гравитационных и электромагнитных полей, молекулы, атомы и ионы вещества за
сотни миллионов лет полёта и беспорядочных столкновений претерпевают ряд спонтанных
превращений, оканчивающихся переходом их в „нейтринную” форму. (Возможно, они превращаются не в известные сегодня нейтрино, а в другие, ещё не обнаруженные частицы со
столь же высокой проникающей способностью.)
Если такое предположение справедливо, то два типа превращений материи, обеспечивающих её круговорот, оказываются диаметрально противоположными не только по условиям
протекания, но и по внешним проявлениям. Рождение видимой материи в ядрах галактик сопровождается мощными, демонстративными выбросами вещества и энергии, эти процессы
сконцентрированы в пространстве (а часто – и во времени), тогда как обратные превращения
атомов и молекул в „нейтринное” вещество протекают в пустоте ячеек спокойно, равномерно, рассредоточено, не привлекая внимания исследователей.
Здесь важно, что редкие спонтанные перерождения частиц, считающихся стабильными,
представляют обычное явление, что создаваемые окружающим веществом поля продлевают
жизнь элементарных частиц, а их отсутствие ускоряет превращения. Если отдельный
нейтрон распадается за 16 минут, то ничем не отличающиеся от него нейтроны атомов египетских пирамид тысячелетиями не проявляют заметного распада!
Сложнее ситуация с протонами. Их часто называют высокостабильными частицами, хотя
выше упоминался процесс радиоактивного превращения фосфора-30 в кремний-30 с распадом одного из протонов на нейтрон, позитрон и нейтрино. Подобные превращения вообще
характерны для так называемого β+-распада, протекающего с образованием позитрона. Другой упоминавшийся процесс – распад протона в ходе превращения натрия-22 в неон-22 – характеризуется периодом полураспада 2,6 года. Говоря о высокой стабильности отдельного
протона, нельзя забывать, что в уникальных условиях сверхслабых полей ячеек Вселенной
период его полураспада не исследовался.
4.5.4. Круговорот материи во Вселенной
25
Надо думать, атомы газа и пыли, многократно сталкивающиеся за сотни миллионов лет в
пустоте ячеек Вселенной, имеют много возможностей выстраивать разнообразные цепочки
распада. После перерождения обычного вещества в „нейтринное”, на него перестаёт
действовать давление излучений. Главной становится очень слабая (в ячейках) сила гравитации, начинающая разгонять частицы к ближайшим скоплениям галактик.
Вещество, рассеянное в межзвёздном и межгалактическом пространстве, даже когда оно
имеет вид сравнительно крупных тел, обычно отличается малой плотностью, что способствует его разрушению при случайных соударениях.
„После пролёта по небу так называемых ярких болидов, которые связаны с вторжением в
… атмосферу достаточно крупных космических тел, за очень редкими исключениями в районе, где наблюдалось это эффектное … явление (по небу летит, разбрасывая огненные
брызги, ослепительно яркий шар), выпадения метеоритов почему-то не происходило. Это …
получило объяснение в результате наблюдений, проводившихся … чехословацкими и американскими астрономами, создавшими для систематического фотографирования болидов специальные „метеоритные сети”. Большинство космических тел, влетающих в земную атмосферу, поверхности планеты не достигают … Метеоритные тела, о которых идёт речь, обладают весьма малой плотностью и прочностью и легко разрушаются при движении в
атмосфере.” [Комаров, 2000]
Для перехода в „нейтринную” форму всей массы выталкиваемого галактиками газа и пыли требуется длинная цепочка трансмутаций и немалое время. Потому-то путешествие вещества вглубь ячеек надолго затягивается. Размеры ячеек Природа, вероятно, согласовала со
скоростями перемещения в них частиц, и временем, нужным для преобразования материи в
„нейтринную” форму.
А что происходит с фотонами, которые вытолкнули газ и пыль из зоны галактик в пустоту ячейки? Какова их дальнейшая судьба? Понятно, что, выталкивая молекулы газа и пыль,
фотоны затрачивают на это энергию, а также рассеиваются. Так может продолжаться, пока
фотоны ни утратят энергию настолько, что уже не смогут отдавать часть её столкнувшимся с
ними молекулам. Возможно, заключительная передача энергии молекулам происходит, когда
фотоны минуют среднюю часть ячейки и столкнутся со встречными молекулами, летящими
от противоположной стенки ячейки. Так фотоны будут постепенно отдавать энергию, понижать частоту своих колебаний (увеличивать длину волны), пока ни приобретут равновесную
температуру вещества полости ячейки. И естественно, что после всех столкновений фотоны
окажутся элементами очень диффузного в высокой степени изотропного излучения – как раз
такого излучения, которое сейчас неверно называют „реликтовым” и которое соответствует
температуре абсолютно чёрного тела 2,73 К.
В октябре 2003 г. в Интернете появилась информация под кричащим заголовком „Наша
Вселенная мыльный пузырь?.. Крах доминирующей теории о бесконечной Вселенной. Она …
ограничена и довольно мала по размерам.” В статье рассказывалось о результатах работы
космического аппарата НАСА Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).
По мнению авторов публикации, „Вселенная предстаёт относительно маленькой, замкнутой зеркальной системой, вызывающей иллюзорный эффект того, будто бы пространство
простирается в бесконечность ... Компьютерные обработки результатов наблюдений, которые
моделировали рождение микроволнового фона, показали возможность наблюдений таких
картин только в ситуации, когда наблюдались сотни отражений первичного излучения микроволнового фона от какого-то препятствия ... Сфера Вселенной имеет радиус всего в 11 миллиардов световых лет... ”
Конечно, принесенные спутником данные рассматривались только с позиций гипотезы о
Большом Взрыве. Полностью оправдалась поговорка рыбаков: „какую рыбку положишь в котелок, такой и будет уха”. В этом смысле информация спутника WMAP не дала чего-то нового.
И без того было ясно, что излучение, якобы возникшее в момент Большого Взрыва, может
приходить к нам со всех сторон с такой высокой равномерностью только в немыслимом случае, если наша Вселенная помещена внутрь таинственной зеркальной сферы.
*
*
*
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
26
Вспомним споры вокруг λ-члена, обозначавшего в уравнениях Эйнштейна силы отталкивания небесных тел. По его исходной мысли, только силы отталкивания могут противостоять
гравитации, предотвращать сжатие и коллапс Вселенной. Если вечный круговорот двух форм
материи делает ненужной идею первоначального разброса вещества Большим Взрывом, то
силы отталкивания оказываются тем более необходимыми. Но теперь они вполне очевидны.
На стенки ячеек Вселенной действуют две противоположно направленные силы – очень слабое (из-за большого расстояния между ними) взаимное притяжение стенок друг к другу и сила реактивного отталкивания пыли и газа, выбрасываемых давлением излучений в пустоту
ячеек. При перевесе реактивной силы размеры ячеек увеличиваются, если же перевешивает
гравитация – ячейки уменьшаются.
Уместно вспомнить, что не только взаимное притяжение стенок ячеек, но и сила светового давления (и реактивного отталкивания стенок ячеек) очень малы. В повседневной жизни
мы никогда не ощущаем давления света. И силы отталкивания, обозначенные лямбдачленом, как отмечалось, на тридцать порядков слабее земного притяжения! Иначе говоря,
гравитационное притяжение и реактивное отталкивание стенок ячеек – это факторы, близкие
по порядку величин, но направленные противоположно. Более десяти миллиардов лет существования Вселенной позволяют думать, что во всём множестве ячеек они хорошо уравновешивают друг друга, обеспечивая относительную стационарность Вселенной в целом.
Таким образом, круговорот форм материи приобретает бесконечную длительность.
„Нейтринное” вещество непрерывно взрывается в ядрах квазаров-галактик, выплёскивая потоки энергии и обычного, видимого вещества. А параллельно в колоссальных ячейках Вселенной и в недрах звёзд протекает противоположный процесс перехода видимого вещества в
„нейтринную” форму.
Поскольку ядра галактик очень малы по сравнению с расстояниями между ними, у
нейтрино невелика вероятность попасть в одно из них, и снова превратиться в видимое вещество. Путь частиц к ядрам галактик, как к воротам перехода в видимый мир, вероятно,
длится миллиарды лет. Нейтрино успевает пересечь множество ячеек, прежде чем попадёт в
одно из таких ядер. Это значит, что нейтрино, возникшие в какой-то ячейке Вселенной, расходуются не столько на поддержание активности ближайших квазаров (и ядер спокойных
галактик), сколько на формирование общего вселенского пула1 „нейтринного” вещества,
объединяющего процессы во многих ячейках Вселенной.
*
*
*
Интересно, а прав ли был Д.Х. Джинс, говоривший только о центрах туманностей, как о
точках притока вещества „из других измерений”, прав ли был В.А. Амбарцумян, видевший
только в ядрах галактик и квазаров „места перехода вещества из дозвёздного существования
… в обычные для астрономии формы ...”? Действительно ли только квазары и ядра галактик,
благодаря экстремальным массам, способны преобразовывать „нейтринную” материю в
обычную? А „спокойно” ли проходят нейтрино сквозь менее интенсивное гравитационное поле звёзды, не превращаются ли они при этом в видимое вещество, не добавляют ли
звезде порцию энергии?
В 40–60-е годы ХХ столетия астрофизики были убеждены, что Солнце питается исключительно энергией внутренних реакций термоядерного синтеза, прежде всего – синтеза гелия
из водорода. Позже такая уверенность пошатнулась. Для этого было несколько причин. Первая связана с динамикой Солнца.
В 1975 г. в СССР, в Англии и в США, почти одновременно, обнаружили пульсацию солнечной фотосферы с периодом 2 часа 40 минут. Это не совпадало с поведением стандартной
модели Солнца, по которой, как требуется для термоядерной реакции, в центре звезды температура должна составлять около 15•106 К, а плотность – 50 г/см3, откуда по теории адиабатических пульсаций газовых шаров вытекал период колебаний 48 минут. Если же пересчи1
Пул – от англ. pool, буквально – общий котёл. Форма частного предприятия, где прибыль всех
участников поступает в общий фонд.
4.5.4. Круговорот материи во Вселенной
тать модель на реальный период колебаний, то температура в центре Солнца оказывалась 6,5•106 К, и нелинейно связанная с температурой интенсивность термоядерного
синтеза уменьшалась до 0,01% от реального излучения звезды!
Важно подчеркнуть, что в случаях, когда не затрагивается собственно источник звёздной
энергии, астрофизики, как правило, получают очень хорошее совпадение математических
моделей с реальными параметрами звёзд. Например, одним из методов проверки математической модели звезды является регистрация вращения линии апсид (т.е. большой оси орбиты) у близко расположенных компонентов двойной звезды. Этот метод даёт очень хорошее
совпадение теории с экспериментом. Но в этом случае факторы, влияющие на результат,
расположены не в центре звезды, не в зоне термоядерных реакций, а в звёздной оболочке!
Объяснение энергии излучения Солнца термоядерными реакциями в его ядре плохо согласуется и с достаточно авторитетной гипотезой В.Г. Фесенкова (см. гл. 4.1.4.) о повышении
концентрации тяжёлых элементов к центру газопылевого облака, из которого сформировалась Солнечная система. Ведь если даже ядра далеко расположенных планет-гигантов –
Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна – как полагают, состоят из металлов и силикатов, то это,
тем более, должно относиться к Солнцу, возникшему в самой точке максимума концентрации
тяжёлых элементов. А тяжёлое металло-силикатное ядро – это совсем не та зона, не те условия, в которых могли бы протекать мощные термоядерные реакции.
По сравнению с условиями наблюдения Юпитера, высокая температура Солнца уменьшает плотность веществ, а интенсивное излучение хромосферы несколько завышает видимый
диаметр светила. По этим причинам, если у Юпитера средняя плотность 1,3 г/см 3, то у Солнца она возросла всего лишь до 1,41 г/см3. Но при солнечных температурах даже такая плотность говорит о высокой концентрации тяжёлых элементов в центральных зонах нашей звезды. По мере увеличения веса атомов, термоядерный синтез даёт всё меньше энергии, и требует всё более высоких температур. В области атомного веса железа ядерные реакции, в
среднем, вовсе не выделяют энергию. Поэтому, хотя конвекционными потоками тяжёлые
элементы, вероятно, перемешиваются с водородом, (не поднимаясь, однако, к фотосфере),
их высокое содержание в центре Солнца способно допустить, разве что, довольно слабый
термоядерный синтез.
Ещё одно несоответствие принесли солнечные нейтрино. Научившись регистрировать
нейтрино атомных реакторов, физики применили сходную методику и для регистрации
нейтрино, возникающих при термоядерном синтезе в недрах нашей звезды. По расчётам,
Солнце должно являться интенсивным источником низкоэнергетичных (менее 15 МэВ) электронных нейтрино νe. Первый эксперимент по регистрации нейтрино от Солнца начался в
1968 году в Homestake (США) и продолжался почти 30 лет. Бак, содержащий 610 тонн четырёххлористого углерода, поместили в заброшенную шахту, на глубину 1450 м, что защищало
его, в частности, от космических лучей.
В этом эксперименте использовался радиохимический метод регистрации электронных
нейтрино νe:
νe + 37Cl => e– + 37Ar
Энергетический порог реакции составлял 0,814 МэВ. Отношение зарегистрированного количества нейтрино к расчётному оказалось равным всего 0,273±0.015.
В период с 1987 по 1995 год потоки солнечных нейтрино измерялись на черенковском
детекторе Kamiokande II и III. В этом эксперименте регистрировались нейтрино с энергией
выше 7,5 МэВ. В начале 90-х годов начались эксперименты на двух детекторах: SAGE (Баксан,
Россия) и GALLEX (Gran Sasso, Италия), где использовался радиохимический метод регистрации:
νe + 71Ga => e– + 71Ge
с порогом реакции 0,233 МэВ. Ожидаемая скорость счета нейтринных событий составляла
130±8 условных единиц, а эксперимент показал:
GALLEX – 77,5±6,2(stat)±4,5(syst) у.е.,
а SAGE – 75,4±7,6 у.е..
В 1997 году эксперимент GALLEX был завершен, и на основе этого же детектора стартовал эксперимент GNO. Измеренная скорость счета составила 65,8±9,8(stat)±3,5(syst) у.е.
Во всех опытах не наблюдалось никаких сезонных вариаций, кроме обратной пропорциональности квадрату расстояния от Солнца.
В 2000 г. эксперименты по регистрации солнечных нейтрино проводились на детекторах
SAGE, GNO, SuperKamiokande и SNO (Sudbury, Канада). Методика регистрации на детекторе
27
28
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
SK такая же, как и на детекторе Kamiokande, только объём регистрации, примерно, в 10 раз
больше. Измеренный поток составил 0,465±0,005(stat)±0,014(syst) от ожидаемого.
Во всех экспериментах наблюдался дефицит солнечных нейтрино, что говорило о малой
интенсивности термоядерных процессов в недрах Солнца, не обеспечивающих реально излучаемую светилом энергию. Тем самым обнаружил себя какой-то дополнительный источник
звёздной энергии, не связанный с термоядерным синтезом. Вероятно, гравитационного поля
металло-силикатного ядра звезды оказалось достаточно для стимулирования постепенного
перехода „нейтринной” формы материи в видимую. Но даже этот слабый процесс дал в тысячи раз больше энергии, чем термоядерный синтез!
Неясно лишь, почему дефицит солнечных нейтрино (в 2–4 раза против расчётов) намного
меньше дефицита термоядерной энергии (в 10'000 раз, по сравнению с расчётами, что, нужно
отметить, вызывает сомнение). Так могло бы произойти, например, если появление солнечных нейтрино сопровождает оба энергетических процесса – и термоядерный синтез гелия из
водорода, и переход „нейтринной” материи в видимую форму – но второму процессу соответствует в 2–4 раза меньший поток солнечных нейтрино на единицу генерируемой мощности.
На примере Солнца обнаруживается сочетание притока большого количества энергии из
неизвестного источника с мощными колебательными процессами в его недрах. Это позволяет
подозревать связь между волновыми процессами в недрах звезды и притоком энергии из
„нейтринного” мира. Не исключено, что такие волновые процессы в ядре звезды или галактики создают в веществе периодические гравитационные неоднородности, способные влиять на
пролетающие нейтрино, резонировать с ними, и тем стимулировать их переход в видимую
форму материи. Характерно, что подобные мысли уже встречались в научной литературе. Сообщалось, что „попытки объяснить парадокс солнечных нейтрино привели к появлению гипотез о резонансном усилении нейтринных осцилляций в веществе Солнца.” [Боровой, Хакимов, 1990]
Нейтринными осцилляциями специалисты называют превращение одного типа нейтрино
в другой, например, электронного нейтрино в тау-нейтрино. Первые указания на вероятность
таких превращений принесли эксперименты на детекторе Super-Kamiokande (SK) (Япония),
которые при сравнении количеств нейтрино, приходящих к детектору сверху и снизу, обнаружили дефицит мюонных нейтрино, приходящих из нижней полусферы. Одним из вариантов
объяснения этих результатов стало предположение о существовании осцилляций (т.е. переходов) между мюонными и тау-нейтрино.
Аномалии в потоках или угловых распределениях мюонных нейтрино, которые можно
было бы объяснить нейтринными осцилляциями, наблюдались ещё в ряде экспериментов. Но
только в эксперименте на детекторе SK такие аномалии удалось хорошо описать в рамках гипотезы об осцилляциях. Поэтому, несмотря на сенсационные заявления, сделанные командой
SK несколько лет назад, ситуация с осцилляциями нейтрино не столь проста. Ни одна из
предложенных гипотез такого типа пока не смогла описать весь имеющийся спектр экспериментальных данных.
Основным недостатком экспериментов с атмосферными и солнечными нейтрино является
неконтролируемость источников нейтрино. Поэтому интересна идея генерирования нейтрино
больших энергий (до 100 ГэВ) с помощью ускорителя и детектирования их устройством, удалённым на 100 км и более. Такой эксперимент позволил бы зарегистрировать появление нового типа нейтрино в “чистом пучке”, и точно определить параметры осцилляций.
В 1999 году коллаборация К2К начала эксперимент, в котором пучок мюонных нейтрино с
энергией 1 ГэВ от ускорителя КЕК (Япония) направлен сквозь толщу Земли на детектор SK.
Расстояние между ускорителем и детектором составляет 250 км. Планируется проведение
еще двух экспериментов. Один из них MINOS, должен использовать пучок мюонных нейтрино
от ускорителя в Fermilab с энергией 25 ГэВ и мюонный спектрометр в шахте SOUDAN. Расстояние между ускорителем и детектором 730 км. Второй проект планирует использовать пучок
мюонных нейтрино с энергией 25 ГэВ от ускорителя в CERN и подземный детектор в лаборатории Гран Сассо на расстоянии 730 км.
При двух главных космических источниках энергии – термоядерном синтезе и притоке
из „нейтринного” мира – взрывной характер активности квазаров, рядом с более стабильным свечением звёзд (у которых, по-видимому, больше доля энергии термоядерного
синтеза), заставляет думать, что основную нестабильность, вариации интенсивности
процессов (например, у Солнца) создаёт именно поток из „нейтринного” мира.
4.5.4. Круговорот материи во Вселенной
29
Предположение о резонансных явлениях способно объяснить, почему не все ядра галактик обладают активностью квазаров, почему квазары относительно редки. Связь с резонансом делает переход материи из „нейтринной” формы в обычную сильно зависящим от многих
(определяющих резонанс) параметров небесного тела. Возможен также эффект положительной обратной связи, когда приток энергии усиливает волновые процессы в небесном теле, а
это увеличивает амплитуду периодических неоднородностей, повышает вероятность превращений нейтрино в видимую материю, и тем ещё более усиливает выделение энергии.
Предположение о связи с резонансом соседствует с надеждой на возможность искусственного управления переходом „нейтринной” формы материи в видимую форму. Конечно,
имеется в виду не искусственное создание звёзд и галактик, а решение более скромных задач, например, замена на космическом корабле термоядерного реактора на резонансное
устройство преобразования „нейтринной” материи в обычное вещество и энергию. Корабль
освободился бы от груза термоядерного топлива и резко увеличил бы скорость полёта. Для
этого нужно выяснить, какие именно условия в недрах квазаров влияют на предполагаемый
переход „нейтринной” материи в видимую форму, какую роль играют в этом резонансные явления и какую – экстремальные гравитационные поля? А может быть, требуется их сочетание?
*
*
*
Здесь мы подошли ещё к одной из загадок Вселенной, получающей новое объяснение с
позиций рассматриваемой гипотезы.
Известно, что максимальная яркость галактик в больших скоплениях приблизительно
одинакова, что позволяет использовать их звёздные величины как критерий расстояний до
них. С другой стороны, расстояния до галактик можно оценивать и по красному смещению
линий спектра. Американский астроном Эдвин Пауэлл Хаббл сопоставил эти величины, построив график зависимости красного смещения z ярчайших галактик скоплений от их звёздной величины m, и получил при этом достаточно хорошее приближение к прямой линии (сам
Хаббл использовал не ярчайшую, а пятую по яркости галактику скопления). Казалось бы,
аналогичный график может быть построен и для квазаров. Однако попытки его построения
привели к иному результату – точки, соответствующие квазарам, рассыпались в широкой области и сместились от прежней прямой в сторону более высоких яркостей.
Предпринималось много попыток объяснить полученные данные. Так, резонно замечено,
что на график Хаббла наносятся только ярчайшие галактики скоплений, тогда как квазары
из-за их сравнительной малочисленности не сортируются. Это увеличивает разброс точек.
Кроме того, показано, что примерно в 10% случаев блеск квазаров несколько завышен под
влиянием случайно оказавшихся перед ними гравитационных линз, роль которых играют шаровые звёздные скопления [Бухмастова, 2001]. (Эффект гравитационной линзы объясняется
искривлением пространства в зоне расположения массивных тел, в соответствии с теорией
относительности.)
Оба эффекта могли объяснить разброс, но не общий сдвиг точек графика в область более высоких яркостей, по сравнению с яркостями ядер спокойных галактик. Сдвиг мог возникнуть лишь потому, что энергетика квазаров принципиально интенсивнее, чем
энергетика ядер спокойных галактик. С позиций гипотезы о круговороте форм материи,
особенность энергетики квазаров в том, что именно они являются самыми широкими воротами, через которые в наш мир вливается вещество и энергия из невидимого „нейтринного” мира. Ядра спокойных галактик (и, вероятно, звёзды) играют в этом принципиально
меньшую роль, в них ощутимее вклад термоядерного синтеза.
С позиций круговорота материи между двумя мирами разброс квазаров на графике Хаббла может иметь и другое объяснение.
Нейтринный пул Вселенной, по-видимому, представляет собой нейтринный газ, плотность которого усредняется благодаря движению частиц. Равенство плотности нейтринного
газа, а, следовательно, и средней активности галактик, создаёт всюду примерно одинаковое
соотношение сил реактивного отталкивания стенок ячеек (за счёт выталкивания газа и пыли
в пустоту ячеек) и сил взаимного притяжения стенок. Это выравнивает ситуацию в больших
областях Вселенной. Но выравнивание плотности нейтринного газа имеет конечную скорость, отчего и выравнивание скоростей расширения не может быть идеальным. При теле-
30
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
скопах прошлых десятилетий квазары удавалось наблюдать дальше, чем спокойные галактики. Поэтому, возможно, на меньших дистанциях регистрации спокойных галактик вариации
скорости расширения Вселенной оставались незаметными, тогда как на больших расстояниях, на которых наблюдались квазары, неравенство скоростей расширения уже вызывало существенный разброс точек на графике Хаббла.
*
*
*
Круговорот форм материи показывает, что Вселенная устроена сложнее, чем представлялось. Связь между видимым и невидимым мирами образует динамичную саморегулирующуюся систему, режим которой непосредственно определяет свойства Вселенной. Изменения режима могут сказываться на её расширении-сжатии.
Интенсивность сил отталкивания зависит от активности галактик и, значит, от колебаний
мощности питающего их вселенского нейтринного пула. Мощность нейтринного пула, в
свою очередь, зависит от интенсивности перехода обычной материи в „нейтринную” форму,
т.е. от размеров полостей ячеек и времени пребывания в них газопылевой фракции.
Расширение ячеек усиливает преобразование обычной материи в „нейтринную” форму,
увеличивает мощность нейтринного пула и излучение галактик, позволяет реактивным силам
отталкивания перевесить силы тяготения и ещё более раздвигать стенки ячеек. Возникает
положительная обратная связь, всё усиливающая перетекание обычной материи в „нейтринную” форму. Но существует оптимальный размер ячеек, превышение которого уже не увеличивает интенсивности перехода обычной материи в „нейтринную” форму и лишь бесполезно
расходует энергию нейтринного пула. После достижения такого размера ячеек излучение галактик начнёт слабеть, силы тяготения начнут перевешивать, и начнётся сжатие Вселенной,
пока снижение активности галактик не восстановит мощность нейтринного пула. Подобные
колебания способны продолжаться вечно.
Поскольку масса нейтринной формы материи на порядок больше массы видимого мира,
то „нейтринный” мир оказывается во вселенской системе автоматического регулирования
звеном с наибольшей постоянной времени, звеном, лимитирующим быстроту реакции системы на возмущение. Из теории автоматического регулирования известно, что системы со
звеньями с разной инерционностью склонны к колебательному режиму. В данном случае ожидаются колебания интенсивности галактических излучений, а отсюда – попеременный перевес то сил тяготения, сжимающих ячёйки и всю Вселенную, то реактивных сил отталкивания галактик, увеличивающих размеры ячеек.
Когда заходит речь о колебательном режиме Вселенной, невольно возникает вопрос –
как далеко и в какую сторону отклонился маятник в настоящее время? Этот вопрос соседствует с другим – а каковы свойства Вселенной в её „среднем положении”?
У маятника средним положением является то, которое при малом отклонении отделяет
тенденцию к движению вправо от тенденции к движению влево. Аналогично, „средним положением” колеблющейся Вселенной должна являться та критическая средняя плотность,
которая отделяет тенденцию к расширению от тенденции к сжатию. Трудно представить себе
другой вариант, как трудно вообразить маятник, колеблющийся не около вертикали, а, скажем, около наклонной линии или горизонтали!
Критической средней плотности и „среднему положению” колеблющейся Вселенной соответствует евклидова геометрия пространства, при которой параллельные прямые пересекаются в бесконечности. Со стороны сжатия с этим состоянием соседствует замкнутая Вселенная, у которой параллельные прямые пересекаются на конечном расстоянии, а со стороны
расширения – гиперболическая Вселенная, параллельные прямые которой не пересекаются
даже в бесконечности. В каком же положении маятник сегодня?
„Согласно астрофизическим данным, средняя плотность Вселенной близка к „критической”. Почему? Совпадение? Но всякое совпадение настораживает: простые совпадения обычно весьма маловероятны. Если мы всё же с ними сталкиваемся, они требуют соответствующих объяснений. У совпадений, если они не случайны (что, повторяем, малове-
4.5.4. Круговорот материи во Вселенной
31
роятно), должны быть вполне определённые причины. К какой же категории относится совпадение фактической средней плотности с „критической”? Если ко второй (не случайной), то
в чём причина такого совпадения?” [Комаров, 2000]
Гипотеза о круговороте форм материи даёт на этот вопрос чёткий ответ. Средняя плотность Вселенной потому близка к критической, что её состояние постоянно колеблется
около этой точки. Возможно даже, что, когда в одних зонах происходит расширение, в других крупных зонах происходит сжатие. По этой же причине геометрия пространства Метагалактики близка к евклидовой.
Отсюда, разброс координат квазаров на графике Хаббла может иметь ещё одну причину
– колебания постоянной Хаббла в пространстве Вселенной,. Есть основания думать, что в
разных зонах Космоса ячейки не одновременно проходят цикл расширения-сжатия, у них
проявляется разброс фазы колебаний, что находит отражение в регистрируемой активности
и яркости квазаров.
*
*
*
В работе [Кардашев, 2002], со ссылкой на данные NASA, говорится о „совершенно необычных открытиях самых последних лет”. „Земля и мы сами состоим из „тяжёлых” элементов – это очень малая часть средней плотности нашей Вселенной. В прошлом году, наконец,
надёжно установлено, что нейтрино имеет не нулевую массу (mν ≈ 3 эВ), но общий вклад
нейтрино в среднюю плотность Вселенной лишь 0,3%. Вклад звёзд и галактик в среднюю
плотность – всего 0,5%. Свободный водород, который находится в межзвёздной и межгалактической среде, составляет не более 4%. Основная часть средней плотности Вселенной приходится на две совсем другие составляющие.”
По словам статьи, другие компоненты – это, во-первых, некая неоднородно распределённая в пространстве „тёмная материя”, составляющая около 30% от средней плотности
Вселенной. „Она, безусловно, гравитирует, связана с галактиками и их скоплениями. Природа этой тёмной материи загадочна.” (Правильнее было бы высказаться противоположным
образом – галактики и их скопления, масса которых сравнительно невелика, в своём расположении подчинены неравномерному распределению очень массивной „тёмной материи”.
Но об этом речь пойдёт далее, в главе 4.5.8.)
„Во-вторых, имеется вакуумная материя, равномерно распределённая по всему пространству. Вот она, скорее всего, и есть главная составляющая нашей Вселенной (около
65%), что следует из многих независимых данных.” На приведенной в статье и заимствованной у NASA диаграмме эта же составляющая средней плотности Вселенной (65%) названа уже не вакуумной материей, а скрытой энергией.
Легко заметить резкое расхождение этих оценок с изложенными выше представлениями
о круговороте материи и „нейтринном” мире. В статье утверждается, что нейтрино во Вселенной не так уж много, но зато существует огромное количество тёмной материи и скрытой
энергии. При этом никаких свойств тёмной материи, отличающих её от нейтрино, не названо. Соответственно, и никаких свойств скрытой энергии, говорящих, что её носителями не
могут быть нейтрино, тоже не приведено.
Разгадку можно увидеть в различии исходных постулатов. В главе 4.3.3. уже отмечалось
огромное значение исходных положений при разработке гипотез и теорий. Это касается и
математических моделей, математического аппарата исследований. Какого уровня и качества
идеи (и исходные данные) были заложены в математическую модель, такого уровня и качества результат будет получен.
Всё это прямо касается расчётов количества нейтрино во Вселенной. Если исходить из
гипотезы Большого Взрыва, то для определения общей массы нейтрино во Вселенной нужно
выяснить, сколько нейтрино могло образоваться с момента Большого Взрыва при известных
процессах их возникновения и известной массе частиц. Если не учитывать гипотетические
процессы в полостях ячеек, получается довольно малая величина. Если же отталкиваться от
круговорота двух форм материи в вечно существующей Вселенной, то нужно сопоставить
32
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
среднюю продолжительность пребывания материи в видимой и в „нейтринной” форме, и уже
отсюда вычислять количество нейтрино. Массы видимого и невидимого мира соотносятся
примерно как 1:20. Следовательно, продолжительность пребывания материи в „нейтринном”
мире раз в 20 дольше пребывания в нашем мире, откуда средняя плотность нейтрино во Вселенной возрастает в десятки раз. К тому же, нужно учесть сегодняшнюю значительную неопределённость масс покоя этой группы частиц и скудность сведений о фактическом распределении их энергий в нейтринном пуле, а разных фракций пула – в пространстве.
*
*
*
Слабой стороной новой гипотезы является отсутствие доказательств перехода видимой
материи, через пустоту ячеек Вселенной, в „нейтринный” мир. Для проверки этого тезиса
предлагается наблюдательный тест. По гипотезе, должно происходить постоянное движение газопылевых масс к центрам ячеек, и, кроме того, по направлению к центрам ячеек
должна снижаться концентрация вещества. Вероятно, это можно проверить по радиоизлучению водорода, выделяя контролируемую зону по космологическому красному смещению.
Другим направлением проверки гипотезы могло бы стать построение цепочек трансмутаций водорода, гелия и частиц космической пыли, приводящих, в условиях пустоты ячеек и
отсутствия силовых полей, к переходу их в „нейтринный” мир. Если бы выяснилось, что такой переход может произойти, скажем, в пределах миллиарда лет, это послужило бы веским
доводом в пользу гипотезы.
Элементы гипотезы о круговороте форм материи взаимосвязаны. Не будь перехода материи в ядрах галактик из „нейтринной” формы в обычную – не возникали бы галактики. Если
бы излучения не выталкивали пыль и газ из скоплений галактик в пустоту ячеек – не появилась бы принципиально важная реактивная сила, противодействующая гравитации, и Вселенную ожидал бы коллапс. Не будь превращения обычной материи в „нейтринную” в пустоте ячеек, не замкнись таким образом круговорот двух форм материи – ячейки переполнились бы веществом, и нормальное течение процессов во Вселенной стало бы невозможным.
Гипотеза о круговороте двух форм материи, наряду с расчётами по теории адиабатических пульсаций газовых шаров, показавшими температуру в центре Солнца не выше
6,5•106 К, способны объяснить интригующую загадку присутствия во Вселенной некоторых
изотопов водорода, гелия и лития. Хотя содержание гелия-3 и дейтерия составляет менее
одной тысячной процента, а лития-7 – ещё в тысячу раз меньше, по современным представлениям непонятно уже то, что они вообще существуют, так как эти изотопы очень неустойчивы. Они не могли бы сохраниться при температурах 15•106 К и выше, необходимых для
эффективного термоядерного синтеза в недрах звёзд, а значит, по современным представлениям, не могли явиться продуктами звёздной эволюции. Если же процессы в недрах звёзд
определяются не столько высокотемпературным ядерным синтезом, сколько более „холодным” переходом материи из „нейтринной” формы в обычную, то существование неустойчивых изотопов водорода, гелия и лития не вызывает такого удивления.
Учёные, не удовлетворённые идеей Большого Взрыва, пытаются разработать теорию
стационарной (вечной) Вселенной. Но в стандартной модели стационарной Вселенной большая часть материи рано или поздно должна перейти в маломассивные звезды, а они, в свою
очередь, рано или поздно должны потухнуть. Реально же подобный процесс не наблюдается.
Гипотеза о круговороте двух форм материи кардинально меняет ситуацию, поскольку звёзды
получают новый источник энергии, при том не зависящий (подобно термоядерному синтезу)
от температуры! Гипотеза заставляет пересматривать в сторону значительного увеличения
прежние представления о сроках „жизни” звёзд и галактик. Кроме того, большие массы
остывшей материи в виде газа и пыли, вытесняемых излучением галактик, по гипотезе, не
накапливаются в нашем мире, а уводятся круговоротом в „нейтринный” мир.
4.5.5. Неужели Земля растёт?!
4.5.5. Неужели Земля растёт?!
33
На протяжении ряда десятилетий в геологии и геофизике господствуют представления
так называемых „мобилистов” о дрейфе континентов по поверхности расплавленной магмы.
До некоторых пор не опровергали таких взглядов и работы И.А. Резанова, длительно разрабатывавшего проблему эволюции земной коры [Резанов, 1985]. Однако в книге последних
лет [Резанов, 2002] этот автор категорически отверг привычные представления о дрейфе континентов (или иначе – о тектонике плит), приведя соответствующие доводы.
Что же заставило известного автора отказаться от гипотезы дрейфа континентов?
Напомним, что в её пользу говорит, например, сходство контуров восточных и западных берегов Атлантического океана (с подводным Срединно-Атлантическим хребтом между ними),
сходство геологических разрезов противоположных берегов, общность флоры и фауны прошлых геологических эпох на разных континентах и, наконец, компьютерный анализ прошлого дрейфа материков на основе сохранившейся древней намагниченности горных пород.
Нужно признать, что не только известные доводы „за”, но и приведенные И.А. Резановым доводы против дрейфа континентов достаточно весомы. Эти доводы, которые невозможно игнорировать, сводятся к двум группам фактов:
а) конвекционные движения магмы в верхней мантии, которые, по мнению „мобилистов”
являются движущей силой перемещения материков, в действительности отсутствуют;
б) опускание и „поддвиг” океанической коры под континенты (субдукция), как необходимый элемент дрейфа континентов, на практике не регистрируется.
Об отсутствии конвекции говорят многие факты. Так, сейсмические данные о структуре верхней мантии показали, что она распадается на длительно существующие области, резко отличающиеся по физическим свойствам (по скорости и градиенту скорости распространения волн, по их затуханию и др.), а это было бы невозможно при конвекции. Индивидуальность разных областей верхней мантии особенно ярко проявилась в ходе исследований (методом глубинного сейсмического зондирования) так называемого Анголо-Бразильского геотраверса – линии, пересекающей Атлантический океан в широтном направлении. В частности, геотраверс пересёк Срединно-Атлантический хребет и его рифтовую зону, которую как
раз связывают с новообразованием океанической коры (с так называемым спредингом).
„Обращает на себя внимание несопоставимость по расслоенности мантии к западу и востоку от „оси спрединга” – если существует конвекция, то обе стороны растекающейся астеносферы должны были бы быть тождественны ... Анголо-Бразильский геотраверс разрушил
всю концепцию спрединга, ибо оказывается, что под Срединно-Атлантическим хребтом нет
астеносферы в том понимании, как постулирует тектоника плит – мантия на всю исследованную глубину (до 90 км) состоит из блоков, резко различающихся по физическим свойствам,
по числу … слоёв и их толщинам.” [Резанов, 2002]
Установлено, что под всеми континентами до глубины в 300–400 км прослеживаются высокоскоростные аномалии („корни” континентов). Это значит, что если континенты передвигаются, то вместе с их корнями перемещается не только затвердевшая литосфера, мощность
которой менее 200 км, но и вся верхняя мантия до глубин в 400 км!
Противоречит гипотезе о конвекции в верхней мантии и геохимическая информация
о её составе, полученная при исследованиях вулканических пород. Показано, что мантия содержит резервуары, обогащённые и обеднённые некоторыми элементами (отчего их легко
опознать), и положение этих резервуаров не изменяется на протяжении миллиардов лет. В
том числе, исследования пород, обрамляющих знаменитое плато Кимберли в Австралии (отсюда характерная алмазоносная структура получила название „кимберлитовой трубки”), показали их длительную (до 1,8–3 млрд. лет) связь с одними и теми же источниками вулканизма, что было бы невозможно при конвекции.
Не менее убедительны факты, опровергающие субдукцию. В частности, велик вклад
Л.М. Балакиной (1991), обобщившей данные сейсмологов об очагах тихоокеанских землетрясений. В том числе, Балакиной проведено детальное изучение очагов большого числа поверхностных, промежуточных и глубинных землетрясений района Курило-Камчатской островной дуги. Исследования показали решительное расхождение картины механических напряжений земной коры в зонах предполагаемой субдукции по сравнению с теми напряжениями, какие вызывала бы субдукция. Вместо субдукции – погружения края океанической коры под
континенты – вырисовалась картина опускания и расширения дна „тыловых” бассейнов.
34
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
В работе Б.И. Васильева (1992), обобщившего данные о геологии Тихого океана, подчёркивается, что „до настоящего времени, несмотря на огромные усилия сторонников тектоники
плит, нет ни одного фактического доказательства. … Наоборот, все имеющиеся факты свидетельствуют о том, что субдукции вообще не существует”. Среди ряда выводов Васильева, противоречащих идее субдукции, привлекает особое внимание четвёртый: „ступенчатый
характер /океанических/ склонов … свидетельствует о растяжении, а не о сжатии”.
Можно ли примирить столь противоречивые факты? С одной стороны, мы явно видим
результат разрыва единого континента в зоне образования Атлантического океана, и имеем
ряд косвенных доказательств этого факта. Но с другой стороны – отсутствует как причина
данного явления (конвекция в мантии), так и обязательная в таком случае субдукция (уход
„лишней” океанической коры под континенты).
Оказывается, непротиворечивый вариант объяснения, всё-таки, возможен, и как раз на
основе изложенных выше представлений о делении Вселенной на видимый и „нейтринный”
миры, объединённые круговоротом материи. Вспомним, что признаки перехода „нейтринной” материи в наш мир наблюдаются в зонах интенсивных гравитационных полей – в ядрах
галактик и звёзд. А не могут ли вызвать подобный, но менее интенсивный переход материи в
наш мир более слабые гравитационные поля ядер планет? Тогда можно было бы допустить,
что масса Земли медленно растёт, и разрыв Пангеи стал результатом медленного увеличения
массы и объёма Земли, вызвавшего растяжение литосферы.
Интересно, что процессы предполагаемого перехода вещества и энергии из „нейтринного” мира в наш мир должны ослабевать к центру Земли, потому что в центральной области
планеты напряжённость гравитационного поля мала, и в самом центре равна нулю.
Наибольшую (хотя и очень малую) интенсивность эти процессы должны иметь на глубинах
от 400 до 3200 км от поверхности.
Такое предположение хорошо совпадает со всей суммой имеющихся данных – с отсутствием конвекции в мантии при очевидности расхождения континентов, с отсутствием субдукции или ухода „лишней” океанической коры под континенты. Иначе говоря, наблюдаемая
картина по всем пунктам отвечает предположению об очень медленном росте Земли за счёт
перехода в неё материи из „нейтринного” мира!
Однако, успех новой гипотезы требует проверки и подтверждений. Есть ли ещё какиенибудь факты, говорящие в её пользу? Есть ли подобные данные о других планетах?
Пока нет сведений, позволяющих судить о стабильности размеров силикатных ядер планет-гигантов – наиболее интересных кандидатов из-за интенсивности их гравитационных
полей. Но кое-что известно об их энергетике. И то, что известно, говорит об излучении ими в
течение миллиардов лет большего количества энергии, чем они получают от Солнца.
„На единицу площади Юпитера приходит тепла от Солнца … в 27 раз меньше, чем у
Земли. Если бы это был единственный источник нагрева поверхности Юпитера, температура
его (так называемая равновесная) была бы 110 К … Прямые измерения указывают … температуру до 145 К … инфракрасного излучения … и до 170 К в сантиметровом радиодиапазоне
… В отдельных местах тёмных полос … до 270 К … Рекордно высокая температура … 310–
320 К … Температуры … показывают, что из недр Юпитера исходит свой самостоятельный поток тепла ... Он превышает поток, приходящий от Солнца, в 2 раза … Юпитер
оказывается источником необычайно сильных всплесков радиоизлучения, делающим его
первым после Солнца источником космического декаметрового излучения.” [Мартынов,
1988]
„Температура поверхности Сатурна заключена в пределах от 83 до 123 К, что превышает
равновесную температуру 80 К. Следовательно, в тепловом излучении Сатурна есть доля собственного глубинного потока, что подтверждается измерениями радиоизлучения. Оно соответствует температуре около 160 К в сантиметровом и 240 К – в дециметровом диапазоне,
достигая 300 К на волне 21 см.” [там же] Заметим, что 21 см – это волна излучения водорода.
4.5.5. Неужели Земля растёт?!
35
О характеристиках Урана и Нептуна известно следующее. „Теоретически их температуры
порядка 90–50 К … Измерения в сантиметровом радиодиапазоне приводят, однако, к температурам, превышающим 100 К в обоих случаях, что свидетельствует о существовании потока
тепла из их недр.” [там же]
Учитывая, что солнечная система сформировалась более 4 млрд. лет назад, ясно, что при
отсутствии постоянных внутренних источников энергии, за это время планеты уже давно
должны были бы приобрести равновесные температуры. Дополнительную энергию может
дать распад радиоактивных элементов, но, как видим на примере Земли, содержание радиоактивных элементов в мантии очень мало, а попытка распространить повышенную радиоактивность материковой коры на океаническую кору выглядит не более, чем неуместным домыслом. В случае планет-гигантов, состоящих, главным образом, из водорода и гелия, получение всей недостающей энергии от радиоактивного распада ещё сомнительнее.
Из планет земной группы особый интерес вызывает Марс, поверхность которого достаточно изучена. Поскольку масса Марса составляет только 10,8% от массы Земли (к тому же,
масса Марса менее компактна, средняя плотность Марса – только 72% от средней плотности
Земли), он создаёт менее интенсивное гравитационное поле, и эффект перехода материи из
„нейтринного” мира в этом случае должен быть выражен значительно слабее.
Так называемые „каналы” Марса могут быть приняты за сеть трещин на его поверхности,
вызванных ростом объёма планеты. Но такая мысль плохо согласуется с реальной картиной
„каналов”, которые при фотографировании с высоким разрешением предстали цепочками
малоконтрастных тёмных пятнышек, пересекающих светлую поверхность планеты. Сомнительно (хотя, всё-таки, не исключено), что это сеть трещин. Зато обнаружены другие образования, более подходящие для такой роли. Например, южнее тёмного Озера Тифона (Tithonius
Lacus) начинается грандиозное ущелье Копрат (Coprates) длиной свыше 2000 км, глубиной
до 6 км и шириной около 120 км! Чем не Атлантический океан в миниатюре?!
Ещё меньше, чем у Марса, масса и плотность Луны. Поэтому здесь, если и существует
эффект перехода материи из „нейтринного” мира в наш, он должен быть ещё слабее.
Тем ни менее, и на Луне отмечены „ … тонкие с очень обрывистыми краями трещины. Их
ширина и глубина составляет несколько сотен метров, но длина бывает равна 100 км и в одном случае доходит до 350 км (трещина в районе кратера Триснекер). Более широкие и менее обрывистые из них /вероятно, более древние; АБ/ называются бороздами. Обычно и те, и
другие по своей длине имеют изломы и извилины /типичная картина разрыва поверхности
при растяжении; АБ/. Часто трещины являются как бы ниткой, на которую нанизаны многочисленные мелкие кратеры /„где тонко, там и рвётся”; естественно, что разрыв проходит по
кратерам, как по местам концентрации напряжений при растяжении лунной коры; АБ/.”
„Сходным с трещинами образованием лунной поверхности являются лунные долины, ширина которых достигает 10 км при длине до 180 км и больше. Такова, например, прямолинейная долина в хребте Альп, имеющая ровное дно и крутые склоны.” [Мартынов, 1988]
Таким образом, факты вполне согласуются с предположением о переходе в наш мир материи из „нейтринного” мира – не только в ядрах галактик и звёзд, но, с гораздо меньшей интенсивностью, и в гравитационных полях менее крупных небесных тел. Трещины длиной в
сотни километров указывают на растяжение лунной коры. На более массивном Марсе растяжение коры проявилось, среди других, уже в трещине длиной 2000 км и шириной 120 км. На
Земле всё расширяющейся трещиной оказался Атлантический океан. Планеты-гиганты обнаруживают постоянный, необъяснимый избыток энергии, заставляя вспомнить ещё большую
трудность объяснения энергии Солнца. Вырисовалась цепочка фактов, тянущаяся от трещин
в лунной коре к непонятному для астрофизиков источнику активности ядер галактик и чудовищной взрывной обыденности квазаров.
Таким образом, удивительная мысль о медленном росте массы и объёма Земли оказалась
не такой уж нелепой. Она хорошо укладывается в общую канву нового космологического
мировоззрения.
Несмотря на исключительную сложность и многофакторность процессов в земной атмосфере и в Океане, метеорологи уже научились с высокой точностью предсказывать погоду.
36
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
Теперь единственной областью, где мы резко не удовлетворены качеством научных прогнозов, являются землетрясения и извержения вулканов. Возможно, так происходит как раз потому, что наука не имеет правильного представления о главном факторе, вызывающем растяжение земной коры – об очень медленном притоке материи из „нейтринного” мира. Как и в
случае солнечной активности, можно предположить, что, нестабильная, непредсказуемая составляющая многих звёздных и планетарных явлений (например, всплесков радиоизлучения
Юпитера) определяется как раз принципиальной нестабильностью процессов перехода материи из „нейтринного” мира.
И, если уж зашла речь о принципиальной нестабильности таких процессов, как ни
вспомнить удивительный факт совершенно хаотичного расположения звёзд на небе! Строжайше организована структура атома, строго расположены атомы в кристаллах, хорошо соблюдается среднее расстояние между молекулами в жидкостях и плотных газах. Расположение планет вокруг Солнца подчиняется закону Тициуса – Боде, скопления галактик выстраивают хорошо различимые ячейки … Среди этих закономерностей выделяются два размерных
уровня – звёзды в галактиках и галактики в стенках ячеек – где мы наблюдаем наибольшую
хаотичность. А ведь это как раз те размерные уровни, на которых должна наиболее проявлять себя специфика перехода материи из „нейтринного” мира! Вероятно, такую хаотичность
перехода можно назвать первым из известных нам законов „нейтринного” мира.
*
*
*
Квазары от нас далеко, свет от них шёл к нам миллиарды лет. Трещины в земной и в
лунной коре также свидетельствуют о процессах, происходивших в давние времена. А что
происходит, в этом смысле, у нас под ногами сегодня? Есть ли хоть какие-то данные, которые можно было бы (хоть гипотетически) интерпретировать как проявление сегодняшнего
перетекание вещества и энергии из „нейтринного” мира в недра нашей родной планеты?
Оказывается, кое-что есть. Только (по определённым и вполне уважительным причинам)
не в отношении Земли, а в отношении соседнего Марса.
В апреле 2001 г. НАСА опубликовало материалы об орбитальном движении американского искусственного спутника MGS на протяжении первых 9000 витков его полёта вокруг
Марса, что охватило более чем двухлетний период. Данные о большой и малой полуосях эллиптической орбиты на каждом витке, характеризующие степень вытянутости орбиты, а
также удаление спутника от планеты и приближение к ней, показаны на рис. 4.9.
4.5.5. Неужели Земля растёт?!
37
Рис. 4.9. График изменения большой и малой полуосей эллиптической
орбиты искусственного спутника Марса MGS на протяжении первых
9000 витков полёта.
Интересно отметить, что истинная орбита вообще не представляет собой какую-то правильную геометрическую фигуру. График однозначно показывает увеличение обеих полуосей орбиты, откуда следует, что спутник движется (в первом приближении) по раскручивающейся спирали. И малая, и большая полуоси эллипса от первого витка к 9001-му увеличились примерно на два километра. Для земных спутников характерна противоположная тенденция – их спираль постепенно сжимается, пока спутник ни упадёт на Землю. Это связано с
тормозящим влиянием земной атмосферы.
Особое внимание привлекает тонкая структура графика изменений полуосей эллипса,
показывающая вспышки вариаций длин полуосей в отдельные дни и недели. Эти неожиданные короткопериодические изменения отражаются на величине малой полуоси в несколько
раз сильнее, чем на большой, что можно интерпретировать как признак ослабления возмущающего воздействия по мере удаления спутника от планеты. При этом важно, что
возмущение, как отмечает НАСА, „не зависит от аномалий поверхности планеты местного характера”.
Ещё удивительнее оказывается график на рис. 4.10., где показано изменение момента
импульса MGS, отнесенного к массе спутника, для перифокуса и апофокуса (нижнего и
верхнего фокусов) эллиптической орбиты. Как видно из графика, момент импульса спутника
очень увеличился за время его нахождения на орбите. Для кеплеровских орбит значения
этого параметра в апофокусе и перифокусе должны быть равны между собой, что вытекает из закона сохранения импульса. Однако в действительности, моменты импульса
в перифокусе и апофокусе на каждом витке оказались не равными между собой! Темная
полоса на рисунке соответствует их разнице в динамике длительного движения MGS.
Рис. 4.10. График изменения момента импульса искусственного спутника Марса MGS, отнесенного к массе, для перифокуса и апофокуса.
Такой же непонятный характер имеет и график изменений кинетической энергии спутника, который ради простоты не показан. Вектор радиального ускорения вращающегося по
„круговой” орбите спутника, на одной и той же высоте, от оборота к обороту непредсказуемо
изменяется.
38
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
Нельзя сказать, что потенциальная энергия переходит в кинетическую, поскольку спутник не падает на планету, а в конце концов, удаляется от неё. Спутник медленно уходит из
поля тяготения Марса. Это указывает на очень непонятное явление, а именно – на совершенно необъяснимое увеличение момента импульса спутника. Вероятно, на земных и венерианских спутниках подобные эффекты не наблюдались, поскольку они смазываются тормозящим действием атмосферы. А вот Марс дал результат в чистом виде.
Как ни подходи, приходится думать, что спутник MGS получал откуда-то неизвестную
энергию, отталкивающую его от Марса! При этом характерно, что приток энергии очень нестабилен по величине, непредсказуем. Если пытаться найти какую-то аналогию такому процессу, то он напоминает осциллограмму цепи электротока с ненадёжным, искрящимся контактом. Временами ток вовсе прекращается, словно нагретые искрой электроды деформировались и разомкнулись (такая картина видна между 1001-м и 2001-м витками), но вот металл
остыл и искрящая цепь восстановилась. Искрение – применительно к движению спутника –
это фантастическое явление, не укладывающееся ни в какие известные физические законы!
Пожалуй, только гипотеза о круговороте двух форм материи может предложить объяснение этого феномена. Представим, что гравитационное поле Марса вызывает очень слабое
поступление материи из „нейтринного” мира в наш мир. Это значит, что в недра Марса вливается слабый ручеёк нового вещества и энергии. Другими методами обнаружить столь слабый приток не удавалось. А вот более двух лет вращения спутника оказались очень чувствительным экспериментом и индикатором. Возможно, часть притекающей энергии выбрасывается Марсом в виде таких излучений, что не контролируются приборами НАСА. Это могут
быть, например, электромагнитные волны инфра-диапазона, с частотами порядка единиц или
долей герца. Воздействуя на спутник подобно давлению света, они отталкивают его от планеты. Именно хаотичность перетекания материи из „нейтринного” мира в наш объясняет
беспорядочность вариаций вектора ускорения спутника.
Если представить себе график силы, отталкивающей спутник MGS от Марса, невольно
вспомнятся беспорядочные, непредсказуемые выбросы вещества и энергии ядрами квазаров.
Процесс может иметь характер взрывов, может неожиданно прерываться и возобновляться
вновь. И как раз такую картину демонстрируют неизвестные воздействия на параметры орбиты спутника. Последнее очень важно, потому что никакие гипотезы о существовании,
например, неизвестной силы антигравитации здесь не помогут, если эта сила будет
строго закономерной и предсказуемой. Закономерная сила иначе отразилась бы на графике. А здесь случайный характер процесса проглядывает буквально от оборота к обороту.
Правда, если быть честным перед собой и наукой, нельзя не отметить, что существуют
ещё странные аттракторы, которые могут сформировать похожий по проявлениям эффект.
При строгой закономерности регистрируемых физических процессов, возникновение странного аттрактора может создать иллюзию полной случайности.
Аттрактором (от англ. attract – притягивать) назвали траекторию движения точки в фазовом пространстве, отображающую развитие рассматриваемого процесса. К удивлению учёных, при огромном многообразии реальных и воображаемых процессов, число различных
аттракторов оказалось весьма ограниченным. Их формы можно классифицировать топологически, а общие динамические свойства системы – вывести из формы её аттрактора.
В 1963 г. метеоролог Эдвард Лоренц разработал очень простую модель погодных условий, состоящую из трёх связанных нелинейных уравнений. Однако компьютерное исследование этой модели привело к такой форме аттрактора (показанной на рис. 4.11.), о которой
раньше нельзя было и подумать. Казалось непостижимым, что чётко детерминированные
уравнения движения могут приводить к столь непредсказуемым результатам. Точка в фазовом пространстве движется как бы случайным образом, описывает несколько колебаний
нарастающей амплитуды вокруг одного центра, вдруг перебрасывается к колебаниям вокруг
второго центра, неожиданно возвращается и снова осциллирует вокруг первого центра и т.д.
4.5.5. Неужели Земля растёт?!
39
Аттракторы с таким непредсказуемым поведением назвали странными. Одним из удивительных свойств странных аттракторов оказалось то, что даже в многомерном фазовом пространстве они, как правило, ограничены малым числом измерений. Например, система может
содержать 50 переменных, но её изменения описываются трёхмерным странным аттрактором. Это, естественно, характеризует высокую степень порядка.
Рис. 4.11. Странный аттрактор Лоренца (по [Капра, 2002]).
Типичным примером системы со странным аттрактором является относительно простая
нелинейная электронная схема, которую в конце 1970-х годов построил японский математик
Йошисуке Уэда и назвал „хаотическим маятником”. Аттрактор этой системы показан на
рис. 4.12. Каждое колебание этого хаотического генератора уникально. Система никогда не
повторяет себя, и каждый цикл открывает новую область фазового пространства. Но, несмотря на кажущуюся неустойчивость движения, точки в фазовом пространстве расположены отнюдь не беспорядочно. Они формируют сложный высокоорганизованный паттерн. Характерно, что отдельные участки траектории точки в фазовом пространстве почти повторяют друг друга, и это типично для подобных систем.
Рис. 4.12. Странный аттрактор Уэда (по [Капра, 2002]).
Таким образом, современная наука провела грань между устойчивым хаотичным и неустойчивым беспорядочным поведением системы. Хаотичное поведение, по сегодняшним
понятиям, детерминировано и образует паттерны. Странные аттракторы позволили преобразовывать эти, на первый взгляд, случайные данные в отчётливые визуальные формы. Они
позволили выявить разницу между хаосом и обычной беспорядочностью или шумом.
40
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
Соответственно, когда мы говорим о непредсказуемых вариациях орбиты марсианского
искусственного спутника MGS, предстоит ещё выяснить, имеем ли мы дело с истинным шумом или же с проявлением странного аттрактора, хаоса. Строго говоря, нам не известно, к
какому классу непредсказуемости относятся вариации активности квазаров, но есть серьёзные основания считать, что квазары проявляют истинную беспорядочность или шум (см.
также гл. 4.5.8.). И, если бы оказалось, что вариации орбиты спутника MGS истинно беспорядочны, это склоняло бы чашу весов к проявлениям перетекания материи из „нейтринного”
мира. В противном же случае нужно искать систему, создающую странный аттрактор.
Собственно, предположить природу такой системы не сложно. Искусственный спутник
Марса подвержен влиянию сложного комплекса динамичных полей тяготения. Кроме Марса,
на него влияют меняющие положение в пространстве Солнце, Юпитер, Земля, не говоря о
более отдалённых планетах. Но особенно существенным может оказаться влияние двух естественных спутников Марса – Фобоса (диаметр 27 км, период обращения 7 час. 40 мин.) и
Деймоса (15 км, 30 час. 19 мин.). Не исключено, что эта сложная система изменяющихся гравитационных полей может сформировать странный аттрактор, проявляющийся как раз в непредсказуемых вариациях орбиты спутника MGS. Поэтому пока нельзя уверенно говорить об
искажениях орбиты MGS именно из-за перетекания энергии из „нейтринного” мира. Это явление требует дальнейших исследований.
4.5.6. Иллюзия расширения Вселенной
Сегодняшнюю близость Вселенной к критической плотности материи и к евклидовой
геометрии пространства трудно отнести за счёт особого счастья нынешних поколений. Более
вероятно, что это нормальное, устойчивое состояние Вселенной, длящееся многие миллиарды лет. Более вероятно, что мы видим состояние, близкое к устойчивому равновесию, которому, однако, не чужды медленные, волнообразно прокатывающиеся колебания средней
плотности.
Однако, в таком случае не остаётся места безудержному расширению Вселенной со всё
ускоряющимся – по мере удаления – разлётом галактик. Нужно сказать, с ускоряющимся
удалением галактик одинаково плохо стыкуются и гипотеза о вечном круговороте материи, и
все варианты гипотезы Большого Взрыва, и реальные астрофизические данные. Особенно
противоречат разлёту новейшие, „инфляционные” варианты гипотезы Большого Взрыва, поскольку у них к концу растяжения пространства галактики не приобретают никакой скорости
– возможно лишь слабое случайное движение небесных тел в произвольных направлениях.
Особенно непонятно, почему далёкие галактики удаляются быстрее, чем близкие.
Вывод о расширяющейся Вселенной имеет единственное, но очень серьёзное основание
– красное смещение спектральных линий в излучениях удалённых объектов. Его объясняют
как эффект Доплера при движении источника света от наблюдателя.
Предполагаемое гипотезой о круговороте материи волнообразное колебание средней
плотности Вселенной должно было бы приводить к регистрации не только расширения, но и
сжатия, т.е. не только красного, но и фиолетового смещения спектральных линий. Но фиолетового смещения нигде в излучениях галактик не обнаружено. Есть только красное смещение, и чем дальше галактика, тем оно сильнее. Это ставит под сомнение доплеровскую природу красного смещения, смущает умы многих учёных. Сегодня доплеровская природа красного смещения не является доказанным фактом. Вопрос периодически обсуждается в астрофизической литературе. В качестве альтернативы называют, например, гравитационное
красное смещение.
Эйнштейн принципиально связал общую теорию относительности с гравитационными
полями, совместно учитывая через них четырехмерное пространство-время, движение и гравитацию космических тел. Не отходя от идеологии Эйнштейна, можно сформулировать ситуацию так.
4.5.6. Иллюзия расширения Вселенной
41
Скорость света в вакууме постоянна и является наивысшей из скоростей – при измерении её по отношению к местному гравитационному полю.
По этой формулировке, скорость движения квантов света во Вселенной, с учётом перемещения тяготеющих масс, изменяется по мере перехода от одного местного движущегося
гравитационного поля к другому. Изменяется так, что по отношению к местному гравитационному полю она всегда равна скорости света в вакууме. Равна – и в момент излучения далёкой галактикой, и при регистрации луча на Земле, и в любой промежуточной точке. Гравитационные поля при своём движении тоже не превышают скорости света, в том смысле, что
различие скоростей соседствующих масс всегда много меньше скорости света.
Благодаря такой связи гравитационных полей с процессами распространения света, при
анализе смещения спектральных линий не нужно учитывать промежуточные гравитационные поля на всём пути прохождения луча от излучателя до приёмника. Не нужно потому, что
гравитационное фиолетовое смещение на входе в каждый новый фрагмент интенсивного
гравитационного поля точно компенсируется красным смещением при выходе из него. Это
приводит к следующему выводу.
Гравитационная компонента красного смещения полностью определяется разностью
интенсивностей гравитационных полей в зоне излучения и зоне приёма.
Иначе говоря, всё пространство между гравитационными полями излучателя и приёмника, с гравитационной точки зрения, не должно вызывать никакого смещения спектральных
линий. А то смещение спектральных линий, которое вызывается взаимными перемещениями
соседних доминирующих масс и их полей, учитывается доплеровской составляющей.
И всё-таки, у астрофизиков сложилось убеждение, что красное смещение накапливается именно во время путешествия луча света в просторах Космоса. Очень интересный и
важный вывод! Специалисты, делающие такой вывод, не могут подкрепить его ссылками на
конкретные эксперименты. Его скорее следует отнести к уровню интуиции. Но, как бы то ни
было, эта мысль беспокоит исследователей снова и снова.
В работе [Новиков, 1990] говорится: „Для объяснения красного смещения высказывались
идеи о покраснении квантов за счёт потери энергии при их распространении в пространстве.
Так как энергия кванта пропорциональна частоте по формуле E = hν (где h – квант действия или постоянная Планка, а ν – частота), то потеря энергии означает уменьшение частоты, т.е. увеличение длины волны – покраснение кванта.”
„Один из таких механизмов мог бы осуществляться при длительном распространении света в межгалактическом пространстве за счёт взаимодействия с межгалактическим веществом
(или … с излучением). Но в этом случае при столкновении фотонов с частицами вещества …
изменялась бы не только энергия, но и направление движения квантов. Взаимодействие носит характер рассеяния. Такой эффект привёл бы не только к покраснению квантов, но и к
размыванию изображений галактик… Подобного не наблюдается. Этот эффект отпадает.”
Выше мы пришли к представлениям о круговороте материи, который соединил в общем
пространстве и времени два мира – наш и невидимый „нейтринный” мир. Если не обнаруживается торможение фотонов на веществе нашего мира, то не означает ли это, что потеря
энергии фотонов в полёте как-то связана с „нейтринным” миром?
До сих пор мы знали только очень редкие взаимодействия нейтрино с веществом. Взаимодействие нейтрино с протоном „разрушает” протон и приводит к образованию новых частиц – нейтрона и позитрона. Взаимодействия нейтрино с фотонами не известны, экспериментально не исследованы. Сегодняшняя наука ничего не говорит о таких взаимодействиях.
Однако, можно предположить, что нейтрино, хотя и редко, но способны взаимодействовать с
фотонами.
Квантовая теория представляет частицы в виде экстремальных сгущений энергетического поля, и подразумевает, что в центре частицы концентрация энергии немыслимо возрастает. Вспомним цитировавшиеся в главе 3.4.11. слова Германа Уэйла: "Материальная частица
42
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
… представляет не что иное, как небольшой участок энергетического поля, в пределах которого мощность поля достигает фантастических величин, что свидетельствует о сосредоточении большого количества энергии в очень малом объёме пространства." [Weyl, 1949]
Нейтрино резко отличается от других частиц своими уникальными свойствами. Эксперименты всё увереннее относят их к частицам, обладающим массой покоя. Но, неся большую
энергию, нейтрино имеет очень малую массу покоя, на порядки меньшую, чем масса электрона – самой лёгкой известной до сих пор частицы с массой покоя. Ещё более удивительна
и необъяснима исключительная редкость столкновений (малое сечение взаимодействия)
нейтрино с веществом. А не тем ли объясняются эти непонятные свойства нейтрино, что они
обладают особым распределением энергии? Предположим, энергия нейтрино имеет аномально низкую плотность при довольно-таки больших размерах энергетического „облачка”.
Это „облачко” по размерам может на несколько порядков превосходить электрон или даже
протон. В таком случае многое стало бы понятным.
Значительное по размерам, но очень „воздушное”, прозрачное облачко могло бы свободно, без взаимного разрушения, пропускать сквозь себя встречные протоны и другие частицы.
Столкновение нейтрино с другими частицами не создавало бы удара, частицы легко, без взаимодействия пронзали бы „облачко”. Взаимодействие же происходило бы – как в классической пьесе – лишь при строгом единстве места, времени и содержания.
Единство содержания означает, что с нейтрино должна встретиться частица именно того
типа, который участвует в ожидаемом взаимодействии. Единство места означает, что в момент взаимодействия расстояние между центрами частиц не должно превышать пороговую
величину (возможно – квант расстояния). Единство времени – в момент взаимодействия отклонение собственных колебаний от нулевой фазы у каждой из взаимодействующих частиц
также не должно превышать пороговую величину (возможно – квант времени). Поскольку в
такой ситуации взаимодействие с нейтрино определяется точным совпадением нескольких
независимых случайных величин, его вероятность оказывается крайне низкой, что и наблюдается в эксперименте.
Приложим эти представления к взаимодействию нейтрино с фотоном. Согласимся, что
акт взаимодействия происходит только при совпадении названных параметров – при нулевой
фазе колебаний обеих частиц и точном совмещении центров. В таком случае вероятность
взаимодействия фотона с нейтрино окажется очень низкой.
Фотон, летящий сквозь космическое пространство, способен встретиться с огромным количеством частиц "нейтринного газа". Мы вправе предположить, что каждое из редчайших
взаимодействий фотона с нейтрино приводит к минимальному возможному квантовому эффекту – к передаче от фотона к нейтрино минимальной порции энергии – так называемого кванта действия или постоянной Планка h = 6,626·10–34 Дж·с. Чтобы такой процесс объяснил реальное космологическое красное смещение, квант зелёного света с длиной
волны λ = 530 нм должен взаимодействовать с нейтрино примерно каждые 219 млн. км или
каждые 12 минут 10 секунд полёта. С учётом вероятного количества нейтрино во Вселенной,
такие параметры взаимодействий нейтрино с фотонами оказываются близкими к характеру
взаимодействий нейтрино с другими частицами.
При прохождении фотона сквозь „облачко” нейтрино не по его диаметру, а по хорде,
возможно возникновение силы, перпендикулярной к траектории фотона и стремящейся отклонить его от прямой линии. Это должно было бы вызвать как раз такое рассеяние света, о
котором писал И.Д. Новиков. Но подобное рассеяние может оказаться стабильно равным нулю. Нейтрино – очень лёгкая частица, отчего перпендикулярная сила, действующая на фотон
при нецентральном пересечении „облачка”, должна быть очень малой. Создаваемый импульс
может оказаться меньше минимального кванта действия (постоянной Планка), а тогда фотон,
согласно квантовой теории, не испытает абсолютно никакого бокового отклонения.
Чтобы для всех длин волн электромагнитных колебаний относительное красное смещение оставалось (в согласии с экспериментом) одинаковым, вероятность взаимодействия фо-
4.5.6. Иллюзия расширения Вселенной
43
тона с нейтрино должна изменяться пропорционально частоте фотона. Такие условия возникают, если допустимое линейное расхождение центров частиц (возможно, это квант расстояния) и допустимое отклонение от нулевой фазы колебаний (возможно, это квант времени)
очень малы и не зависят от частоты фотона. Тогда, действительно, вероятность взаимодействий должна быть с хорошей точностью пропорциональна частоте излучения.
У автора пока нет аргументов в подтверждение данной гипотезы. Но есть ли основания
считать подобное явление невозможным? Оно, во-первых, вполне соответствует идеологии
квантовой теории, а, во-вторых, куда менее фантастично, чем представления о сингулярной
точке и Большом Взрыве.
Поскольку речь идёт о передаче энергии от фотонов частицам нейтринного газа, т.е. о
хаотическом рассеянии (диссипации) энергии, ведущем к повышению температуры нейтринного пула, такой механизм красного смещения целесообразно назвать диссипативным.
Изложенные взгляды можно сформулировать следующим образом.
Диссипативная составляющая космологического красного смещения обусловлена
очень редкими актами передачи минимальных дискретов энергии от квантов электромагнитного излучения к частицам нейтринного пула.
Есть причины считать, что в космологическом красном смещении именно диссипативная составляющая является основной. Тогда колебания плотности нейтринного пула
должны непосредственно отражаться на величине постоянной Хаббла.
В общем случае космологическое смещение спектральных линий является суммой
трёх составляющих – диссипативного, доплеровского и гравитационно-разностного. Из
них диссипативное смещение всегда остаётся красным, гравитационно-разностное – в большинстве случаев тоже красное, а доплеровское (в зависимости от расширения или сжатия
конкретных участков Вселенной) может быть и фиолетовым, но на общем фоне красных
смещений это не приводит к результирующему фиолетовому смещению.
Космологическое смещение спектральных линий, представленное как эквивалент лучевой скорости, выразится формулой:
Z = Zgrav + r · Hdis + ZDop ;
где Z – общее космологическое смещение спектральных линий в км/с; Zgrav – гравитационноразностная составляющая смещения в км/с; r – расстояние до наблюдаемого объекта в мегапарсеках; Hdis – диссипативная составляющая постоянной Хаббла в км/с на один мегапарсек;
ZDop – доплеровская составляющая смещения в км/с.
С гравитационно-разностным смещением спектральных линий астрофизики более всего
сталкиваются при наблюдении ядер далёких галактик и квазаров. В таких случаях излучатель
(фотосфера ядра галактики) оказывается в мощном гравитационном поле ядра, а приёмник –
в значительно более слабом гравитационном поле Земли. Соответственно, для вычисления
Zgrav нужно учитывать разность интенсивностей этих двух гравитационных полей.
Если очень грубо принять гравитационные поля разных галактик и квазаров равными по
интенсивности, то можно использовать в расчётах одну и ту же величину гравитационной
компоненты красного смещения. Прикидочные расчёты показывают, что в первом приближении может быть использована величина:
Zgrav = 20 км/с.
Диссипативную составляющую постоянной Хаббла можно принять приблизительно:
Hdis = 72 км/с на мегапарсек.
Если подходить с позиций тройственной природы красного смещения, то в корне меняются наши представления о динамике Космоса. Рушатся прежние представления о главенстве доплеровского эффекта и о быстром расширении Вселенной. Становится ясно, что
красное смещение обусловлено, главным образом, влиянием нейтринного пула, о существовании которого давно было известно, но возможность воздействия которого на фотоны
не предполагалась.
44
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
С учётом диссипативного покраснения, разброс квазаров на графике Хаббла должен
трактоваться как существование областей Вселенной и с красной, и с фиолетовой доплеровской составляющей, или, другими словами, областей расширения и областей сжатия. Но скорости расширения (как и скорости сжатия) оказываются довольно низкими, очень далёкими
от скорости света.
Конечно, пока наука не принимала всерьёз давно стучавшийся в двери „нейтринный”
мир, не могла возникнуть и мысль о диссипативной составляющей красного смещения, а
значит, и об истинной динамике Вселенной.
*
*
*
Представление о диссипативном красном смещении резко изменяет картину Вселенной.
Она предстаёт не только вечной в своём круговороте материи, но и более стабильной, устойчивой. Безудержное расширение Космоса, скорость которого в далёких областях, якобы,
близка к скорости света, теперь воспринимается просто как иллюзия, как болезненное видение напуганного разума. На первый план выходит не общее расширение Вселенной, а пульсации больших областей пространства, динамику которых нужно изучить и понять.
Расширение полостей ячеек Вселенной увеличивает время пребывания в них вытесненного излучениями газопылевого вещества и, соответственно, повышает вероятность спонтанного перехода обычной материи в „нейтринную” форму. Но существуют оптимальные
размеры ячеек, определяемые процессами трансмутаций частиц. Их превышение уже не усиливает процесс перехода и лишь напрасно расходует энергию нейтринного пула, постепенно
снижая активность галактик. И всё-таки, огромная инерционность нейтринного пула может
продлевать расширение далее оптимума, делая ячейки гипертрофированно большими.
В некоторой области пространства истощение нейтринного пула и снижение активности
галактик может сначала уравновесить, а затем привести к перевесу сил притяжения над реактивными силами отталкивания. Тогда в соответствующей группе ячеек начнётся сжатие. Но,
из-за гипертрофированных размеров ячеек, процесс преобразования материи из обычной
формы в „нейтринную” еще долго будет достаточно интенсивным. При сниженной мощности галактических излучений, этот процесс может восстановить энергию нейтринного пула в
данной зоне, и создать предпосылки для нового цикла расширения. Он, вероятно, начнётся
со всплеска активности ядер галактик, с появления на некоторое время (порядка двух миллиардов лет) аномально большого количества квазаров (что реально наблюдается).
Запаздывание процессов в „нейтринном” мире может проявиться и при переходе от сжатия к расширению рассматриваемой области Вселенной. Можно представить себе сжатие
ячеек вплоть до нарушения перехода вещества в „нейтринную” форму и разбалансировки
питания нейтринного пула. Такому трагическому сценарию должен противодействовать второй поток рождающихся нейтрино – от процессов ядерного синтеза и распада. Их вклад резко возрастает по мере сжатия, что способно форсированно восстановить массу нейтринного
пула, перевести эту область от сжатия к новому расширению.
Дело в том, что суммарная масса вещества и энергии нашего и „нейтринного” мира в достаточно большой области пространства более или менее постоянна. Поэтому истощение
нейтринного пула означает увеличение массы вещества в нашем мире. Если масса невидимой материи сегодня, как полагают, в 20 раз больше массы её видимых форм, то истощение невидимой материи, например, от 100% до 95% означает увеличение массы материи
нашего мира примерно вдвое! Настолько же увеличится количество звёзд и планет, возрастёт суммарная мощность термоядерного синтеза и распада радиоактивных элементов.
Следовательно, критическое истощение нейтринного пула может быть преодолено возрастанием доли нейтрино, рождающихся в ядерных процессах. Кроме того, возросшая мощность ядерных процессов в звёздах должна напрямую усиливать излучение галактик, увеличивать поток пыли и газа в пустоту ячеек, и помогать перевесу сил реактивного отталкивания стенок ячеек над силами притяжения противоположных стенок.
*
*
*
4.5.6. Иллюзия расширения Вселенной
45
Изложенному взгляду не мешают сохраняющиеся сомнения относительно массы покоя
нейтрино. Не мешают потому, что существование „нейтринного” мира подтверждено его
огромной „вириальной” массой, а другие свойства невидимой материи – отсутствие иных
взаимодействий, кроме гравитационных – ясно очерчивают круг частиц, способных проявляться подобным образом.
Как отмечалось, невидимый мир не обязательно должен состоять из одних лишь нейтрино. Не случайно название „нейтринный” взято в кавычки. Он может содержать и другие труднообнаруживаемые, слабо взаимодействующие с обычным веществом частицы, например,
давно предсказанные гравитоны.
Выше упоминалось, что элементы гипотезы о круговороте форм материи взаимосвязаны.
Теперь к ним примкнули новые представления о динамике Вселенной, основанные на гипотезе о диссипативном красном смещении. С такой точки зрения, „ткань” Вселенной, построенная из множества „пчелиных сот”, непрерывно „дышит”, колеблется, но в этом вечном
движении и преобразовании она сохраняет неизменными свои важнейшие структуры и параметры. Имеющиеся данные заставляют думать, что расширение одних групп ячеек совпадает с сокращением других, и этот процесс волнообразно прокатывается по Вселенной.
4.5.7. Вершина загадок
Может показаться, что гипотеза о круговороте форм материи даёт логически вполне завершённую модель Вселенной. Пока ещё – нет. Существует ещё одна принципиальная загадка мироздания, обрисовавшаяся в 19-м веке и обострившаяся при появлении гипотезы о круговороте материи. Всякий круговорот, особенно с учётом никак не 100%-ного КПД любого
процесса, требует затрат энергии. Всякий круговорот, в конце концов, повышает энтропию,
ведёт, по словам немецкого физика Клаузиуса, к „тепловой смерти Вселенной”. (Кстати, это
тот самый Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус, который в 1870 г. сформулировал и доказал
упоминавшуюся выше теорему вириала, а кроме того, обосновал уравнение Клапейрона –
Клаузиуса, сформулировал второе начало термодинамики, ввёл понятие энтропии, разработал теорию поляризации диэлектриков и многое другое.)
С другой стороны, по новой гипотезе, Вселенная способна, в согласии с Людвигом Фейербахом и Фридрихом Энгельсом, существовать вечно, что расходится с мнением Клаузиуса.
Возникает удивительное противоречие двух совершенно правильных воззрений (о другом подобном противоречии – см. в гл. 2.1.5.).
Такое же противоречие, только в иной форме, существует и в гипотезе о Большом Взрыве. Проблема роста энтропии и там оставалась нерешённой. Но от этого не легче. Существо
же загадки в том, что сегодняшняя наука не знает первоисточника каждодневных движущих сил Космоса!
На эту тему есть немало рассуждений, но все они не решают проблему. Рассмотрим,
например, один из вариантов предложенного астрофизиками объяснения энергии квазаров
[Вейльо та ін., 2001].
Мартин Рис и Роджер Бландфорд „предположили, что ультрамассивная чёрная дыра –
/по размерам/ не намного большая, чем Солнце, но, возможно, с массой, в миллионы раз
превышающей его массу, может обеспечить квазар силовым двигателем.”
„Чёрная дыра сама по себе, по своей природе, не светится, но вещество аккреционного
диска, которое закручивается внутрь, к чёрной дыре, нагревается и излучает по мере увеличения плотности. Внутренняя горячая часть диска излучает кванты ультрафиолета и рентгеновских лучей в широком диапазоне энергий. Небольшая часть этих квантов поглощается
окружающим газом и переизлучается в виде дискретных спектральных линий ультрафиолета
и видимого света. После того, как Рис и Бландфорд предложили свою модель, астрономы поняли, что чёрные дыры могут управлять выделением энергии близких активных галактик.”
„По мере нагрева диска, примыкающий газ нагревается до миллионов градусов и расширяется с высокой скоростью, удаляясь от галактического ядра. Этот поток … может захватывать другие межзвёздные газы и отталкивать их от ядра. В результате образуются светящие-
46
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
ся ударные волны, которые могут распространяться на тысячи световых лет (что сравнимо с
размерами самой галактики) … Некоторые из подобных галактик создают также радиоджеты
– узкие и очень быстрые газовые струи, излучающие радиоволны при пересечении силовых
линий магнитного поля, которые закреплены внутри аккреционного диска ...”
„Мы использовали HIFI (Hawaii Imaging Fabry-Perot Interferometer) для исследования
NGC 1068, активной спиральной галактики, расположенной на расстоянии 46 миллионов световых лет ... В радиодиапазоне NGC 1068 выглядит как миниатюрный квазар: два джета протянулись на 900 световых лет от ядра, а далее – область с более диффузными выбросами …
В то же время, явления в диске … влияют и на ядро. На изображениях в инфракрасной области спектра видно полосу звёзд, протянувшуюся более чем на 3000 световых лет от ядра. Измерения скорости с помощью HIFI наводят на мысль, что эта полоса искажает круговую орбиту газа в диске, направляя вещество, как по туннелю, к центру галактики. Этот поток вещества может реально питать чёрную дыру.”
Получается, что энергия вращающейся чёрной дыры переходит в энергию выбрасываемого газа, а затем выброшенное вещество снова падает на чёрную дыру, и снабжает её новой
энергией. Должно быть, авторы статьи видят здесь некий космический „вечный двигатель”, и
даже более – пример того, как на основе подобных замкнутых процессов можно объяснить
всё энергоснабжение Вселенной.
Между тем, часть энергии неминуемо рассеивается (например, в виде излучений), также
остывает и рассеивается часть вещества. Поэтому увидеть здесь „вечный двигатель” очень
трудно. Скорее, вспоминается щенок, ловящий собственный хвост.
С позиций гипотезы о Большом Взрыве, источником всего последующего движения и
развития можно было считать Взрыв. Но при такой трактовке особенно важно было объяснить источник энергии Взрыва, преодолевающего мощные силы гравитации и дающего
энергию всему последующему движению. В случае Взрыва загадка была замаскированной,
она существовала лишь в момент Взрыва. Астрофизикам и без того были неясны процессы,
протекающие в фантастической „сингулярной точке” – чего же удивляться, что, наряду с
остальными вопросами, оставался неясен источник колоссальной энергии Взрыва? Зато далее всё происходящее можно было объяснять толчком, полученным при Взрыве.
В модели с круговоротом материи загадка неисчерпаемой энергии выступила выпукло,
не замаскировано, что сделало её более острой и заметной. Почему не затухает вечный
круговорот материи? Какая энергия его обеспечивает?
Если вдуматься, можно понять, что проблема возникает не в связи с моделями Вселенной, а из-за фундаментальных свойств материи. Не случайно принято за аксиому, что движение – неотъемлемый атрибут материи. Здесь-то, независимо от модели Вселенной, и находится эпицентр проблемы! Что даёт энергию для непрерывного движения материи? Если
вечное движение – обязательный атрибут материи, то существование Вселенной, при
любой модели, невозможно без неисчерпаемого источника энергии и (чтобы эту энергию
можно было использовать, чтобы всегда существовал перепад температур) без столь же бездонного холодильника!
Как правило, никто не сомневается, что для существования Вселенной, для протекания в
ней разнообразных процессов нужен постоянный приток энергии. Но даже квалифицированные учёные не всегда понимают, что отсюда следует и необходимость оттока остатков отработанной энергии с низким температурным потенциалом. Заметим, что отработанная энергия не может где-то накапливаться, оставаясь незамеченной. По сравнению с энергетикой звёзд и галактик, теплоёмкость космоса невелика. Пустое пространство, вакуум – не обладает теплоёмкостью. Поглощать тепловую энергию способна лишь материя. Из-за низкой
средней плотности межзвёздной материи, даже огромный объём пространства между звёздами не приводит к преобладанию массы межзвёздного вещества (совместно с планетами, кометами, астероидами и т.п.) над звёздами – как отмечалось, звёзды составляют около 92%
общей массы наблюдаемой материи.
Солнце является типичной звездой-карликом, светимость которого составляет „всего”
3,86*1023 кВт (из них Земля получает приблизительно 2*1014 кВт). Но даже этой энергии до-
4.5.7. Вершина загадок
47
статочно, чтобы примерно за 10'000 лет нагреть всё незвёздное вещество космоса в сфере тяготения Солнца (т.е. в сфере радиусом около 5 световых лет) от нуля до температуры в
6000 Кельвинов, при которой режим излучения Солнца нарушился бы!
Вспомним, что во всей неживой природе – от радиации энергии Солнца в холодный космос до остывания извержённой вулканами лавы – происходит обесценивание энергии в соответствии со вторым началом термодинамики. Тепло постоянно перетекает от горячих тел к
холодным, и нигде не наблюдаются противоположные процессы. Происходит очевидное выравнивание температур, очевидный рост энтропии. Клаузиус говорил о „тепловой смерти” не
из-за угрозы собственно исчерпания энергии, а из-за постепенного снижения её ценности,
способности совершать работу, из-за общей тенденции уменьшения перепадов температур!
В то же время, ясно, что если Вселенная существует десятки миллиардов лет, то для
компенсации столь длительного обесценивания энергии где-то неизбежно должен существовать противоположный, антиэнтропийный процесс – процесс увеличения перепадов
температур и повышения качества энергии.
Всё видимое в телескопы межзвёздное пространство имеет удивительно низкую температуру. Даже редко встречающиеся повышенные температуры разреженного водорода порядка 10'000 К составляют всего 0,15% от температуры 6,5*106 К в центре Солнца (см.
гл. 4.6.4.). Как правило, космическое пространство намного холоднее. Приходящее со всех
сторон так называемое „реликтовое” излучение показывает своими параметрами, что основная часть объёма Космоса характеризуется равновесной температурой 2,73 К. Криогенные
температуры Космоса, сохраняющиеся вопреки притоку энергии от звёзд и ядер галактик, неоспоримо доказывают существование во Вселенной „вечного холодильника”.
Если труды Клаузиуса сосредотачивали внимание учёных на изолированных, замкнутых
системах, не обменивающихся с внешней средой веществом и энергией, то с середины
ХХ столетия, после работ президента Бельгийской академии наук Ильи Романовича Пригожина, внимание переключилось на открытые системы, благо они, если присмотреться, составляют подавляющее большинство. Яркие работы Пригожина толкнули некоторых учёных
к полному отрицанию мысли Клаузиуса о тепловой смерти Вселенной. Возник тезис о том,
что, поскольку нам известна лишь часть Вселенной, которую, соответственно, нельзя считать
замкнутой системой, то проблема роста энтропии во Вселенной попросту снимается.
Но такой подход неверен. Ссылка на открытость известной части Вселенной в данном
случае равносильна утверждению, что искомые антиэнтропийные процессы, уравновешивающие рост энтропии в нашем мире, протекают именно за пределами Метагалактики. Подобный взгляд означал бы, что за пределами известного мира существует иная Вселенная, с
иными физическими законами. Это противоречит убеждению многих астрофизиков, что
ближний Космос можно рассматривать как типичный образец Вселенной в целом.
И дело не только в убеждениях. Если бы существование Метагалактики поддерживалось
антиэнтропийными процессами за её пределами, то должны были бы обнаружиться мощные
энергетические потоки между исследованной и неисследованной частями Космоса (и вообще
между любыми крупными частями пространства), чего не наблюдается. Остаётся думать, что
искомые антиэнтропийные процессы протекают не в неведомой дали, а непосредственно внутри Метагалактики, в известной нам части Вселенной.
*
*
*
Из отсутствия необъяснимых энергетических потоков на границах Метагалактики можно сделать и более общий, более решительный вывод. Не только Метагалактика, но и Вселенная в целом не получает энергии извне и не выбрасывает вовне низкопотенциальные
энергетические отходы. В противном случае процессы притока энергии и выброса её отходов наблюдались бы на условных границах каждой достаточно большой зоны Космоса.
Остаётся признать, что во Вселенной каким-то образом возникла замкнутая циркуляция
энергии, отчего её энергетический ресурс стал принципиально неисчерпаемым. Для этого
одна и та же энергия должна совершать бесконечный круговорот, появляясь в наиболее вы-
48
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
сокотемпературной форме галактических и звёздных проявлений, проходя длинную цепочку
процессов с понижением температуры, достигая минимальных температур, а затем каким-то
удивительным образом снова возрождая свой высокий температурный потенциал. И такой
цикл должен повторяться бесконечно.
Неоспоримо существующая проблема, требующая объяснения, состоит в том, что, с одной стороны, происходит явный рост энтропии, а с другой стороны, при малой теплоёмкости
Вселенной по сравнению с её энергетическими потоками, этот рост за миллиарды лет не
привёл (и, по-видимому, никогда не приведёт) к „тепловой смерти Вселенной”. Нужно выяснить, что именно компенсирует рост энтропии, какие процессы реально противодействуют
непрерывному общему рассеиванию, обесцениванию энергии?
Антиэнтропийным процессом является Жизнь, отчего некоторые исследователи (например, [Рузавин, 1997]) пытаются объяснить равновесие энтропии во Вселенной влиянием живых существ. Но с такими взглядами нельзя согласиться, так как объяснение существования
Вселенной через существование Жизни означает включение Жизни в модель Вселенной в
качестве обязательного звена.
Если считать энергию одной из форм материи (что соответствует положениям квантовой
теории), и признать массу неотъемлемым атрибутом материи, то в определении материи
можно исключить оговорку о существовании её (а значит, и Вселенной) независимо от нашего сознания. Объект, имеющийся только в нашем сознании, не наделён массой, и уже потому
реально не существует. Но проблемы космологии потребовали дальнейших шагов по этому
же пути, потребовали введения новой, более широкой формулировки материализма. Для
правильной постановки вопроса о сущности антиэнтропийных процессов Вселенной нужно
согласиться со следующим.
Материализм – это признание существования неживой материи и Вселенной независимо от наличия в ней Жизни. Жизнь же способна возникнуть только на почве предсуществующей неживой материи.
Данное положение нужно рассматривать как аксиому – хотя бы потому, что современная
земная наука не вышла в область фактов, позволяющих серьёзно обсуждать его, серьёзно доказывать его истинность или серьёзно опровергать.
А при таком понимании материализма нельзя объяснять вечное существование Вселенной – вопреки общему росту энтропии в процессах неживой Природы – через снижение энтропии в живых организмах. Подобное объяснение было бы неприемлемо и с количественных позиций – например, в Солнечной системе рост энтропии из-за обесценивания энергии
Солнца в окружающем холодном космосе несоизмеримо мощнее суммы антиэнтропийных
процессов в биосфере Земли. Если же ещё вспомнить, что Жизнь – явление достаточно редкое, и большинство звёзд не имеет планет с биосферой, то преобладание роста энтропии над
биологическими процессами становится совершенно подавляющим.
Следовательно, устойчивый энтропийный баланс Вселенной должен иметь какое-то
иное объяснение, не зависящее от живой материи (хотя и учитывающее её антиэнтропийный вклад).
*
*
*
Итак, проблема роста энтропии возникает независимо от рассматриваемой модели Вселенной. Но разные модели предоставляют разные возможности для решения проблемы, для
разгадки сложившейся ситуации. Рассмотрим проблему роста энтропии с позиций гипотезы
о круговороте форм материи.
Представление о видимом (проявленном) и невидимом, „нейтринном” мирах позволяет
говорить не только о круговороте форм материи, но и о круговороте энергии между этими
мирами. Здесь интересно, что признаки постоянного антиэнтропийного процесса видны
как раз в „нейтринном” мире.
4.5.7. Вершина загадок
49
Выше отмечалось, что кванты света (и других излучений), выталкивающие молекулы
вещества в пустоту ячеек Вселенной, тем самым отдают молекулам свою энергию и превращаются во всё более длинноволновое излучение с широким спектром, эквивалентное излучению очень холодного абсолютно чёрного тела. Это объясняет природу излучения, соответствующего температуре 2,73 К, которое сегодня неверно называют реликтовым. Диффузность процессов в ячейках Вселенной объясняет исключительную равномерность распределения этого излучения по направлениям.
При переходе материи из видимой формы в „нейтринную” резко изменяются характер
материи и её энергетическая насыщенность. Ячейки Вселенной можно сравнить с воронками
диаметром в 300 миллионов световых лет, через которые видимое вещество спокойно переливается в „нейтринный” мир. Так спокойно, что это незаметно астрономам. Но, перейдя в
„нейтринную” форму, материя приобретает иные свойства, и врывается обратно в наш мир
очень бурно, энергично, с феерическими эффектами. Она „впрыскивается” через керны галактических ядер, словно через тонкие отверстия форсунок (диаметром „всего” в несколько
световых месяцев).
„Нейтринный” мир можно рассматривать как „чёрный ящик”, о котором известны только
параметры входа и выхода. Входит материя в „чёрный ящик” спокойно, неприметно, при
криогенной температуре 2,73 К (вот и искомый вечный холодильник!). Процессы внутри
„ящика” нам не известны, но факт остаётся фактом – это явно антиэнтропийные процессы,
компенсирующие рост энтропии в нашем мире. Потому что на выходе „ящика” материя имеет уже такой энергетический потенциал, который (наряду с термоядерным синтезом) обеспечивает самые высокотемпературные, самые мощные процессы Космоса – активность квазаров, ядер спокойных галактик и (как видно на примере Солнца) множества звёзд.
Как ни странно, заочный спор Энгельса с Клаузиусом пришел к тому, что оба оказались
правы! Разница их взглядов лишь в том, что Клаузиус правильно отмечал рост энтропии в
нашем, видимом мире, а Энгельс, настаивая на вечном существовании Вселенной, интуитивно рассматривал её в целом, включая неизвестный тогда невидимый „нейтринный” мир.
Так мы подошли к высшему пику в архипелаге загадок Природы. Каким образом низкотемпературная, обесцененная энергия, приходящая на вход „нейтринного” мира, вдруг предстаёт на его выходе в высокоэффективной форме, обеспечивающей процессы с температурой
порядка миллионов и десятков миллионов градусов? Ответ на этот вопрос должен объяснить
существование звёзд и галактик, с него должно было бы начинаться объяснение всех процессов во Вселенной. На этом таинстве возрождения качества энергии, происходящем в
„нейтринном” мире, в конце концов, базируется и наша жизнь.
А можно ли проникнуть в суть антиэнтропийных процессов невидимого мира?
„Нейтринный” мир – это мир элементарных частиц. Соответственно, и объяснение странных
процессов этого мира нужно искать в необычных свойствах элементарных частиц. Да, свойства шести частиц, объединяемых названием „нейтрино”, из-за их „неуловимости” изучены
недостаточно. Но это не значит, что о них ничего не известно. Ряд свойств нейтрино глубоко
изучен, эти свойства уже вошли в учебники. И среди известных свойств есть такие, которые
способны объяснить загадку антиэнтропийных процессов.
Что же нагревает вещество „нейтринного” мира от криогенных температур на его входе
до миллионов градусов на выходе? Оказывается – и это самое удивительное – исходные процессы хорошо известны современной физике! Они протекают, почти что, перед глазами. Но
не менее очевидным было и существование сил гравитации, когда Природе пришлось стукнуть Ньютона яблоком по голове, чтобы учёный заметил эти силы. А вот в случае источника
энергии Вселенной – не нашлось подходящего яблока для соответствующей академической
головы!
Напомним отмеченное выше – в ядрах атомов с относительным избытком протонов происходит закономерное превращение одного из протонов в нейтрон с одновременным образованием нейтрино и частицы антимира – позитрона. И наоборот, в ядрах атомов с относи-
50
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
тельным избытком нейтронов один из нейтронов закономерно превращается в протон с образованием электрона и частицы антимира – антинейтрино. Такой процесс протекает не только
в ядрах атомов. Нейтрон, освобождённый от полей атомного ядра, трансмутирует в условиях
земных лабораторий в среднем через 16 минут – превращается в протон, электрон и антинейтрино. Поэтому в нейтринном пуле Вселенной присутствуют и нейтрино, и антинейтрино, и можно ожидать, что они соотносятся приблизительно, как нейтроны и протоны, т.е.
примерно 1:1. Отсюда следует, что „нейтринный” мир подобен газу, в котором перемешаны нейтрино и антинейтрино.
Иначе говоря, у нас на глазах из обычного вещества непрерывно рождается мир и антимир нейтрино! Непрерывно создаётся взрывчатая смесь мира и антимира! Но ведь это же
рождает колоссальный энергетический потенциал! Почему физики не кричат о таком удивительном и важном факте? Надо думать, данный феномен не вызвал интереса потому, что
возникающие нейтрино и антинейтрино мгновенно уходят в неведомый "нейтринный" мир,
куда нам вход наглухо закрыт.
Мы привыкли думать, что всякая встреча частицы и античастицы ведёт к мгновенной аннигиляции, к рождению очень энергичных фотонов или других энергичных частиц. Такой
взгляд возник под влиянием практически мгновенной аннигиляции пары электрон-позитрон.
Он господствовал до 60-х годов 20-го столетия, отразившись, в частности, в эскизе фотонного звездолёта на рис. 4.3. Но уже процесс аннигиляции протонов и антипротонов, упомянутый в главе 4.4.2., оказался не таким быстрым и, к тому же, многоступенчатым, из-за чего
расчётный диаметр параболического зеркала фотонного звездолёта приобрёл многокилометровые размеры.
Судя по всему, ещё труднее протекает аннигиляция нейтрино–антинейтрино. Известно,
что этот процесс может протекать по нескольким различным сценариям, и основным из них
является вариант, когда столкновение нейтрино и антинейтрино порождает пару электронпозитрон, а уже эти частицы аннигилируют между собой с возникновением фотонов.
Поскольку при круговороте материи среднее время её существования в „нейтринном”
мире измеряется многими миллиардами лет, каждое нейтрино к моменту аннигиляции уходит очень далеко от пункта своего рождения. Это должно было бы привести к равномерному
распределению процессов нейтринной аннигиляции по всей Вселенной. Но признаков рассеянных по пространству актов аннигиляции не видно! Если бы даже очень малая часть встреч
нейтрино и антинейтрино сопровождалась аннигиляцией, астрономы уже давно заметили бы
интенсивное изотропное (равномерно распределённое) излучение, похожее в этом смысле на
пресловутое „реликтовое” излучение, но резко отличающееся от него очень высокой температурой „излучателя” – порядка миллионов градусов.
Отсутствие изотропного высокотемпературного излучения показывает, что нейтрино и
антинейтрино, перемешанные в „нейтринном” мире, каким-то образом прекрасно уживаются
друг с другом, миллиарды лет избегая аннигиляции! Но это не значит, что аннигиляция между ними совершенно не происходит. Всё указывает на то, что для нейтринной аннигиляции
нужны мощные гравитационные поля – именно аннигиляцией высокопроникающих частиц и
античастиц „нейтринного” мира наиболее логично объясняется непонятное возникновение
вещества и энергии в квазарах, ядрах более спокойных галактик и звёзд.
Складывается впечатление, что характерное для нейтрино исключительно малое „сечение взаимодействия” с видимым веществом проявляет себя и при взаимодействии между
нейтрино и антинейтрино.
Поскольку при взаимодействии двух частиц результирующее „сечение взаимодействия”,
определяется произведением „сечений взаимодействия” каждой из них, то при нейтринной
аннигиляции вероятность события пропорциональна квадрату очень малой величины –
квадрату „сечения взаимодействия” нейтрино. Аннигиляция встретившихся нейтрино и антинейтрино гораздо менее вероятна, чем очень редкие реакции между нейтрино и протоном,
4.5.7. Вершина загадок
51
нейтрино и нейтроном, нейтрино и электроном. В практике астрофизических расчётов эту
вероятность, в большинстве случаев, можно считать равной нулю.
Потому-то мы и не наблюдаем признаков нейтринной аннигиляции в космическом пространстве, хотя масса взрывчатой нейтрино-антинейтринной смеси на порядок больше массы
видимой материи Вселенной. За пределами интенсивных гравитационных полей вероятность
нейтринной аннигиляции ничтожна. Она становится реальной лишь в зонах мощной гравитации, „насильственно” сближающей нейтрино и антинейтрино. Этим и объясняется взрывное рождение вещества и энергии „из Ничего” в интенсивных полях тяготения ядер галактик,
и, как можно понять из главы 4.5.5., во всё меньшей степени – в гравитационных полях
звёзд, планет и других небесных тел.
*
*
*
Вероятно, мы подошли к сути антиэнтропийных процессов. Межзвёздный газ и пыль,
вытесняемые излучениями в пустоту ячеек Вселенной, имеют очень низкую температуру, и в
этом смысле – ничтожный энергетический потенциал. Но, независимо от температуры, материя рождает нейтрино и антинейтрино, сочетание которых обладает исключительно высоким
энергетическим потенциалом, достаточным для реализации самых высокотемпературных
процессов. Только крайне малое „сечение взаимодействия” нейтрино и антинейтрино не позволяет им аннигилировать во всём пространстве, где они встречаются, и привязывает аннигиляцию к интенсивным гравитационным полям ядер небесных тел.
Теперь перед нами вырисовывается уже картина бесконечного круговорота энергии во
Вселенной. Входя в видимый мир при температурах порядка миллионов градусов, в форме
взрывной активности квазаров и рождения вещества в ядрах галактик, в горении звёзд, энергия аннигиляции постепенно проходит цепочку преобразований с преобладающим понижением температур, приходит к довольно низким температурам биосферы и продолжает охлаждаться, приближаясь к абсолютному нулю. Не дойдя до абсолютного нуля всего на 2,73 градуса (что почти ровно в сто раз ниже температуры таяния льда), она уходит из нашего мира
в непроявленный мир, используя в качестве носителей нейтрино и антинейтрино. А через
миллиарды лет энергия этих частиц снова приходит в наш мир, как результат их аннигиляции, и как начало нового витка энергетических преобразований с понижением температур.
Невольное удивление вызывает последний этап „охлаждения энергии” – от температур
биосферы до криогенных температур. Экспериментаторы знают, что охлаждение от высоких
температур происходит как бы само собой, часто даже вопреки желанию, но чем ниже температура, тем труднее добиться дальнейшего охлаждения. Даже в хорошо оснащённых лабораториях, работа при температурах около 2,7 К связана с немалыми сложностями, так как
помехой оказывается малейший приток тепла.
Поэтому, при наличии мощных потоков тепла от галактик, миллиарды лет сохранения
криогенных температур в полостях ячеек Вселенной выглядят крайне загадочно. Объяснением этому факту может стать только компенсация притока тепла каким-то мощным процессом
охлаждения. Пожалуй, единственным таким процессом, из ряда возможных, можно считать
расширение больших масс газа в условиях очень глубокого вакуума. И этот процесс должен
длиться столько же, сколько излучают галактики, т.е. миллиарды лет!
Всё хорошо, всё совпадает – и вакуум есть, и огромные массы межзвёздной газопылевой
фракции, вытесняемые галактическими излучениями в пустоту ячеек Вселенной. Но, чтобы
так продолжалось миллиарды лет, и очень глубокий вакуум оставался очень глубоким вакуумом, необходимо третье условие – расширившийся газ (и пыль) должны непрерывно удаляться из пространства ячеек, т.е. в ячейках должен осуществляться (предусмотренный гипотезой) постоянный переход материи из нашего мира в „нейтринный” мир. Иного варианта нет!
Однако, здесь нужна существенная оговорка.
Когда шла речь о соотношении масс видимого и „нейтринного” миров, в связи с продолжительностью пребывания материи в видимом и в „нейтринном” состояниях, подразумевалось, что все виды материи проходят этот цикл примерно с одинаковой скоростью. В тот момент не рассматривался вопрос – а зачем, собственно, понадобился Природе вечный круговорот материи? Разве нельзя без него обойтись? Теперь смысл круговорота материи ясен. Он
нужен для вечного обеспечения вещества энергией, для поддержания всех протекающих во
Вселенной процессов (каждый из которых, к тому же, не имеет 100%-ного КПД!).
52
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
Но если так, то достаточен круговорот лишь тех форм материи, которые обеспечивают
энергоснабжение Вселенной, например, круговорот водорода и гелия. Нет причин вовлекать
в преобразования более инертные формы вещества, помогающие сохранять пространственную структуру мироздания, например, каменистое или металлическое вещество планет, астероидов, метеоритов. Их судьба в круговороте материи может быть иной, не такой, как судьба
водорода. Соответственно, и участь твёрдых частиц пыли, выталкиваемых вместе с газом в
пустоту ячеек Вселенной, может чём-то существенно отличаться от судьбы атомов газа.
Таким образом, непрерывное рождение нейтрино и антинейтрино – это, вероятно, и
есть тот главный антиэнтропийный процесс, который вечно поддерживает энергетику
Вселенной, компенсируя столь же непрерывный рост энтропии. А сочетание процессов
рождения вещества и энергии при нейтрино-антинейтринной аннигиляции с последующим
противоположным переходом (трансмутированием) вещества из нашего мира в „нейтринный” нужны Природе, чтобы замкнулся круговорот материи. Этим объясняются противоположные явления – поддержание глубочайшего вакуума в полостях ячеек и, одновременно,
взрывное рождение вещества и энергии в ядрах квазаров, возникновение дополнительной
энергии и вещества в недрах спокойных галактик и звёзд, а также других небесных тел.
Если такие предположения оправдаются, то, в основном, замкнётся цепь главных вопросов и ответов о принципах устройства Вселенной.
*
*
*
У современной науки недостаточно данных, чтобы судить о вечном или ограниченном во
времени существовании Вселенной. Пожалуй, некоторый перевес в пользу вечности. Например, законы сохранения вещества и энергии, хотя и не доказывают, но идейно соответствуют
вечной Вселенной. Гипотезы об осциллирующей Вселенной с циклическими расширениями,
сжатиями до коллапса и новыми Большими Взрывами, по существу, тоже – о вечной Вселенной. Но если быть честным перед собой – одинаково трудно представить себе реальное
воплощение и вечной, и ограниченной во времени Вселенной. Жизнь не подготовила нас к
оперированию такими понятиями. На склонность отдельных учёных к „вечным” и „не вечным” Вселенным влияют не столько факты астрофизики, сколько психологические факторы.
Поэтому, при осторожном и корректном подходе к оценкам космологических концепций, аспект вечности Вселенной лучше исключить из оценочных критериев. Главное – чтобы концепция хорошо совпадала со всей суммой твёрдо установленных научных данных.
При оценке гипотезы круговорота двух форм материи – видимой и „нейтринной” (или
двух соответствующих взаимопроникающих миров) нужно учитывать, что, в случае подтверждения, эта концепция способна облегчить решение длинного ряда загадок астрофизики,
а многие из них даже полностью снять. Сюда относятся загадки:
– высокой активности квазаров, возникновения вещества и энергии „из Ничего” в ядрах
более спокойных галактик, в меньшей степени – в ядрах звёзд и даже планет;
– отсутствия „тепловой смерти” и постоянной компенсации роста энтропии Вселенной;
– непрерывного энергетического обеспечения всех процессов Вселенной, баланса энергии внутри Солнца и других звёзд;
– непрерывного поддержания в Космосе глубокого вакуума, вопреки выбросу галактиками больших масс газа и пыли;
– непрерывного поддержания криогенных температур космического пространства, вопреки мощному притоку тепла от галактик;
– скрытой материи Вселенной;
– роли огромных ячеек в структуре Вселенной;
– сил отталкивания, уравновешивающих гравитационное притяжение стенок ячеек Вселенной, не допускающих сжатие до коллапса и приближающих среднюю плотность Вселенной к критической плотности, а геометрию Вселенной – к евклидовой геометрии;
– „ускоряющегося с расстоянием расширения Вселенной”;
4.5.7. Вершина загадок
53
– природы изотропного излучения Вселенной с температурой 2,73 К, неверно названного
реликтовым;
– отсутствия большого количества остывших звёзд, предсказываемых стационарными
моделями Вселенной;
– возникновения неустойчивых изотопов водорода, гелия и лития;
– многократного расхождения оценок возраста Вселенной на основе разных физических
эффектов;
– недостаточности возраста Вселенной для случайного возникновения Жизни и др.
Нельзя забывать, что концепция круговорота избавлена от антинаучных представлений о
сингулярности, о внезапном возникновении и исчезновении огромных количеств энергии, о
мгновенном раздувании пространства („инфляции”), характерных для разных вариантов гипотезы Большого Взрыва. Изложенная модель, фактически, не предусматривает ничего
принципиально нового, ничего такого, что не было бы уже в какой-то форме известно науке!
Кто может возражать против известного факта массового рождения нейтрино и антинейтрино в ядерных процессах? И так ли уж крамольно предложение условно разделить Вселенную на два взаимопроникающих мира, один из которых мы видим, а второй, состоящий, более всего, из нейтрино, мы никак не ощущаем, хотя твёрдо знаем о его существовании?
Самый дерзкий пункт гипотезы о круговороте материи – это предположение, что некоторые условия (очень интенсивные и, напротив, очень слабые силовые поля) могут изменять в
определённом направлении вероятности превращений одних элементарных частиц в другие
частицы. В том числе, предположение, что пустота ячеек Вселенной может стимулировать
превращение молекул газа в нейтрино (или в другие частицы с близкими свойствами). Заметим, что эта мысль – вполне в русле выросших из опыта представлений о трансмутациях
элементарных частиц! Идея круговорота разных форм материи тоже вполне жизненна – кроме ухода материи из нашего мира в „нейтринный” мир, давно известны факты, заставившие
говорить о противоположном переходе материи в наш мир из некоего невидимого „поля творения” (по П. Иордану), или теперь, по гипотезе автора, из „нейтринного” мира.
Другие высказанные предположения – о потере энергии фотонов в нейтринном газе, о
нейтрино-антинейтринной аннигиляции, как основном антиэнтропийном процессе – очень
логично достраивают главную гипотезу, дополняют общую картину, но не решают судьбу
главной гипотезы. Даже в случае опровержения этих дополнительных предположений, главная гипотеза (о круговороте) не утрачивает силу. К тому же, и эти, примыкающие предположения – несравненно реалистичнее идеи Взрыва.
Если сопоставить в целом гипотезы о Большом Взрыве и о круговороте материи, то можно заключить следующее. Большой Взрыв выглядит фантастичной идеей, опирающейся на
ненаучные понятия сингулярности и „инфляции” пространства, и даже при этом расходящейся с рядом фактов, не отвечающей на важные космологические вопросы. Гипотеза о круговороте материи хорошо совпадает с совокупностью наблюдаемых во Вселенной процессов
и логично объясняет очень широкий круг непонятных ранее явлений, а её не доказанные положения об особенностях аннигиляции нейтрино-антинейтрино и о переходе материи в
„нейтринный” мир через полости ячеек Вселенной удачно коррелируют с общей суммой
научных данных.
4.5.8. Если предположить …
„Успех физической теории определяется не столько задачами, которые с ее помощью решаются, сколько значением новых задач, возникающих на
ее основе.”
Р. Фейнман ( по [Редже, 1985])
54
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
Перед Читателем прошёл ряд теорий и гипотез, подкреплённых (часто – недостаточно
подкреплённых) различными фактами. Но кроме теорий и гипотез, наука иногда плодоносит
и на почве совсем уж эфемерного материала – на почве не очень чётких предположений.
Так, несколько десятилетий назад немецкий физик П. Иордан предположил, что существует „поле творения”, энергия которого постепенно переходит в ядрах галактик в видимую
материю, а мы не замечаем этого поля просто из-за отсутствия нужных приборов. Его смелое
и неожиданное (в те годы) предположение оправдалось. „Полем творения” оказался невидимый „нейтринный” мир. Хотя мы уже твёрдо знаем о его существовании, приборов для регистрации всё ещё нет. Нельзя же назвать приборами огромные подземные (или подводные)
сооружения, улавливающие едва ли один из 1018 нейтрино. И остаётся всё меньше сомнений,
что именно нейтрино перерождаются в обычную материю в ядрах квазаров.
Воодушевляясь примером Иордана, хочу высказать очень слабо обоснованное, нечёткое
предположение о механизме рождения и гибели галактик.
*
*
*
В конце 1960-х годов спутники серии Vela Министерства обороны США, зарегистрировали гамма-импульсы неизвестного происхождения. Поскольку спутники следили за возможными советскими ядерными испытаниями в космосе, в том числе, скрытыми за Луной,
то гамма-всплески вызвали переполох. Но тревога быстро улеглась, так как эти „ядерные
взрывы” происходили несколько раз в день, что даже в условиях гонки вооружений многовато. Исследования гамма-всплесков были продолжены и расширены.
С тех пор спутниковая аппаратура постоянно отмечает, приблизительно трижды в сутки,
какие-то мощные импульсы гамма-излучения. Источники радиации, расположенные, как теперь выяснилось, за пределами нашей Галактики, излучают за секунды или минуты больше
энергии, чем выбросило Солнце за все миллиарды лет своего существования [Фішман, Гартман, 2001]. Вспышки длятся примерно от 30 миллисекунд до 1000 секунд, а одна вспышка
длилась 1,6 часа. Иногда вспышку сопровождает затухающий „хвост” гамма-излучения.
Основная часть импульса всегда представлена высокоэнергетичными гамма-квантами с
энергией 105–106 электронвольт. Для сравнения – энергия фотонов видимых лучей солнечного спектра составляет единицы электронвольт.
Вспышки гамма-излучения приходили с разных, случайных направлений и исчезали без
следа, что затрудняло их изучение. Но вот, 28 февраля 1997 г. итало-голландский спутник
Верро-SAX зарегистрировал очередную вспышку длительностью 80 секунд и успел грубо
определить направление на её источник в созвездии Ориона. Через 8 часов операторы в Риме
сумели нацелить на тот же источник рентгеновский спутниковый телескоп, зафиксировали
рентгеновское излучение объекта и уточнили его координаты. Это сообщение было передано
электронной почтой на Канарские острова, где установлен телескоп с 4,2-метровым зеркалом, и через 21 час после вспышки было зарегистрировано изображение светящегося объекта, получившего обозначение GRB 970228. Через 8 дней телескоп снова был наведен в ту же
точку, и обнаружилось, что зафиксированное на предыдущей фотографии пятно исчезло.
13 марта был проведен длительный поиск в этом районе с помощью новейшего телескопа в Ла Силла (Чили) и найдено диффузное, неровное свечение. Позднее космический телескоп им. Хаббла разделил его на яркую точку и окружающий довольно протяжённый светящийся фон. Через несколько дней „Хаббл” снова наблюдал это место, и нашёл уже очень
слабую светящуюся точку с тем же самым неравномерным фоном. Специалисты выразили
мнение, что наблюдаемое неравномерное свечение может представлять собой галактику.
После этого удалось зарегистрировать изображения ещё нескольких источников мощных
гамма-всплесков. Интересно, что когда телескоп „Хаббл” был наведен на один из них (GRB
970508), он не обнаружил в окружении источника сигналов даже намёка на галактику. Полагают, это может подтверждать предположение Брадлея Шейфера, что вспышки не происходят в ярких галактиках с большим количеством звёзд [Фішман, Гартман, 2001].
4.5.8. Если предположить …
55
Для полноты картины отметим, что космической обсерваторией им. Комптона зарегистрирован ряд гамма-всплесков с энергией квантов, достигающей 10 миллиардов электронвольт. Изображения источников таких сверхмощных сигналов пока не получены. В последующий период исследователи направили свои усилия на объединение спутниковых детекторов гамма-излучений с наземными и космическими телескопами в автоматически действующую систему, позволяющую наводить телескоп и фотографировать источник излучения уже через несколько секунд после начала гамма-всплеска.
Как можно интерпретировать происходящее, исходя из представлений о „нейтринном”
мире и круговороте двух форм материи? Такую трактовку трудно выразить в привычных
терминах, трудно формализовать. Но вспомним упоминавшийся выше вопрос Андрея Линде:
„ … мы обязаны объяснить, почему Вселенная является такой однородной в большом масштабе, и одновременно предложить какой-то механизм, создающий галактики”. Излагаемые
ниже представления, возможно, отвечают на этот вопрос.
Я вижу механизм возникновения гигантского гамма-импульса, примерно, как мощную
искру при пробое изоляции очень сильным электрическим полем. Конечно, речь идёт не об
электрическом разряде, и не об электрической изоляции. Скорее, это похоже на разрушение
силовой преграды в какой-то зоне пространства, на мгновенный прорыв сверхпрочной стенки между видимым и „нейтринным” мирами. Хотя и стенки здесь нет!
Казалось бы, если есть невидимый „нейтринный” мир, то почему в нём не может существовать невидимая стена? Но когда мы говорим о двух взаимопроникающих мирах, то для
реальной, физической стены между ними просто нет места в пространстве.
Скорее, суть феномена в том, что переход материи из нашего мира в „нейтринный” происходит легко, без противодействия, как падение камня, а вот для возвращения материи оттуда в наш мир, она должна силой пробиться через высокий энергетический барьер. Короткий, интенсивный выброс гамма-квантов с аномально высокими энергиями – это момент
„пробоя” энергетического барьера в данной точке пространства. И сразу же из „нейтринного” мира, словно из колоссального резервуара со сверхвысоким давлением и нарушенной
пробкой, начинается локальное, всё ускоряющееся перетекание материи через пробитую
брешь, происходит расширение бреши, пока ни сформируется массивное ядро типичного
квазара. А вокруг ядра, из выброшенной материи, постепенно образуется галактика.
Появление условий для „пробоя”, вероятно, связано с возникновением в данном месте
аномально высокой напряжённости, с переполнением „нейтринного” поля, которое и „разряжается” „пробоем”. Подобно пробою изоляции, такой „пробой” происходит в случайной
точке. Условия для „пробоя” могут возникнуть, когда расстояния между галактиками стали
слишком большими. А после „пробоя”, по мере формирования квазара, напряжённость
нейтринного поля в этой зоне спадает, перетекание материи из мира в мир ослабевает, и галактика эволюционирует к фазе спокойного существования.
Характерно, что в огромных полостях ячеек Вселенной, занимающих около 97% Космоса, галактики не существуют и, по-видимому, не возникают!
Астрофизики не обнаружили причин, заставляющих скопления галактик формировать
более или менее одинаковые ячейки Вселенной. Не исключено, что эти причины и нельзя
найти в нашем мире – их здесь просто нет. Возможно, причины находятся в „нейтринном”
мире. Возможно, из-за более высокой подвижности нейтрино (по сравнению с веществом
нашего мира) „нейтринная” материя быстрее, чем скопления галактик, приходит к устойчивому, равновесному распределению в пространстве. Очень может быть, что устойчивым распределением массы нейтрино оказывается не равномерное распределение, а как раз ячейки –
приблизительно так, как устойчиво возникают ячейки Бенара в масле, кипящем на сковороде. И поскольку масса „нейтринного” мира на порядок больше массы нашего мира, то галактики выстраиваются по законам, диктуемым „нейтринным” миром, а не наоборот.
И ещё одно предположение. Отмечено, что „нейтринный” мир может содержать не только шесть типов нейтрино и антинейтрино, но и другие частицы с высокой проникающей спо-
56
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
собностью (с малым сечением взаимодействия), и как ведут себя неизвестные частицы – тоже не известно. А вот об особенностях существования нейтрино напрашивается одно предположение. Отмечалось, что нейтринный пул похож на газ, более или менее равномерно заполняющий пространство. Но есть основания думать, что ситуация несколько сложнее, что
подобно веществу нашего мира, нейтринный пул обладает фракциями с разным фазовым состоянием, и кроме нейтринного газа существует ещё „жидкая фракция” нейтринного пула,
обладающая на несколько порядков более высокой плотностью.
Похоже, что именно „жидкая фракция” нейтринного пула формирует стенки ячеек Вселенной, именно она составляет подавляющую часть массы невидимой материи, и своей массой определяет расположение галактик. Газовая же фракция проявляет себя в ином – только
она (вероятно, из-за меньшей массы частиц) способна отнимать энергию у пролетающих фотонов, создавая иллюзию красного смещения. Эта фракция не только заполняет пустоту ячеек, но пронизывает и их „жидкие” стенки (по аналогии с воздухом, растворённым в воде).
*
*
*
Итак, мы пришли к мысли, что массы „жидкой фракции” нейтрино формируют невидимый ячеистый каркас Вселенной, что его плотность, или иначе – напряжённость
нейтринного поля, определяет точки пробоя энергетического барьера и рождение новых галактик, а общее поле тяготения ячеистого каркаса задаёт крупномасштабную картину
расположения галактик и их скоплений.
Теперь представим себе, что какая-то галактика в своём хаотическом движении вышла из
толщи стенки ячейки, и оказалась в зоне, где плотность нейтринной материи мала. Вспомним, как в ряде случаев астрономы обнаруживают скрытую массу – в ходе наблюдений замечают, что, при фактических скоростях вращения ветвей галактик, они должны разлететься
в разные стороны. Но не разлетаются – как теперь принято объяснять, из-за скрытой массы
Вселенной. То есть, если галактика выйдет в область, где скрытая масса уменьшена, она обязана рассыпаться. И именно такие „рассыпавшиеся” галактики с „пониженной поверхностной яркостью” обнаружены в последнее время!
Сообщается об открытии галактик Мейлин 1 и Мейлин 2, по строению похожих на
обычные спиральные галактики, но имеющих, приблизительно при той же массе, на порядок
больший диаметр [Бозан, 2001]. (Галактики названы в честь учёного, разработавшего новый
метод усиления малоконтрастных изображений, с помощью которого их открыли.) Естественно, что яркость таких галактик оказывается пониженной примерно на два порядка, и их
с трудом удаётся разглядеть на фоне обычных галактик. Вероятно, есть ещё более „рассыпавшиеся” галактики, но их ещё труднее обнаружить. К сожалению, не приводятся данные о
расположении галактик „с низкой поверхностной яркостью” относительно стенок ячеек Вселенной. Определение их расположения в стенках ячеек позволило бы проверить такие представления о механизме гибели галактик.
Предположение о возникновении галактик в результате хаотичного „пробоя” энергетического барьера между „нейтринным” и видимым миром может объяснить резкое различие в
степени упорядоченности соседствующих по масштабам космических структур – скоплений
галактик и ячеек Вселенной. Если ячейки формируются массивной „жидкой фракцией”
нейтринного пула с такой же строгой закономерностью, как ячейки Бенара в масле раскалённой сковороды, то рождение галактик является случайным процессом. Поэтому и конкретные координаты „пробоя”, и его интенсивность, и даже (позволю себе такое дерзкое выражение) „конкретный рисунок пробитого отверстия” в высокой степени хаотичны, как и последующее перетекание материи из "нейтринного" мира, с многочисленными взрывами разной
силы и периодами спокойствия разной длительности. Потому-то высоко упорядоченная
структура похожих друг на друга ячеек Вселенной оказывается сформированной из сильно
отличающихся, существенно индивидуальных галактик с хаотичным расположением звёзд в
них.
4.5.9. Математика не учла границ законов
При анализе гипотезы Большого Взрыва нельзя уйти от мысли, что выход этой сказочной
концепции на авансцену космологии связан с неким общим изъяном развития науки. Повидимому, анализ её уроков мог бы защитить от подобных ошибок в будущем. И действительно, ход развития науки в целом обнаруживает некую общую негативную тенденцию.
Одной из важнейших особенностей естественнонаучных законов является свойство, которое уместно назвать „параметрической локальностью”. Это – ограниченность практически
каждого из законов определённой зоной параметров. За границами „своей” зоны закон
настолько отклоняется от истины, требует столь серьёзных корректив, что использование его
в „чистом” виде становится невозможным. Более того, даже идеология исследований и практического использования закона, выработанная для одной зоны параметров, оказывается неприменимой в другой параметрической зоне. О некоторых подобных случаях выше уже рассказывалось.
В главе 3.4.11. „Мозг и „Дао физики”” рассказывалось о резких различиях между свойствами мира квантовой механики и привычного нам мира „средних измерений”. Процессы в
мозге подчиняются, более всего, законам квантового мира. Когда человек в процессе медитации затормаживает каналы связи с внешним миром, и остаётся наедине с собственным
мозгом, воспринимая его как необъятную Вселенную, последняя выглядит построенной по
законам квантового мира. Свойства этого мира настолько впечатляющи, что человек безусловно верит им, как подлинному облику Вселенной. Но, выйдя из медитации, и пытаясь
приложить „увиденную” картину к реальному миру, он обнаруживает глубокое различие их
свойств. А объясняется это, прежде всего, отличием размерных диапазонов, отличием квантового мира от нашего мира „средних измерений”.
В квантовом мире такая наука как статика, принципиально не могла бы возникнуть. У
объектов этого мира не существует статики! Если в нашем мире „средних измерений” можно
долго и обоснованно обсуждать причины и следствия, то по отношению к элементарным
процессам квантового мира такие разговоры теряют смысл – здесь элементарные события
всегда спонтанны, и каждый раз могут произвольно выбирать один из нескольких возможных сценариев. В квантовом мире поражает невероятная механическая прочность атомов –
например, атомы газа миллионы раз в секунду сталкиваются друг с другом, но после каждого
столкновения сохраняют прежнюю форму, прежние качества. Никакая система планет, подчиняющаяся законам классической механики, не выдержала бы таких столкновений.
В квантовом мире точная определённость заменяется вероятностью существования. Становятся естественными внезапные переходы атомов из одного „квантового состояния” в другое. Величины квантового мира – расстояния, порции энергии, электрические заряды –
принципиально дискретны. Квантовому полю приписывается самостоятельная физическая
природа – природа протяженной среды, пронизывающей или наполняющей всё пространство. Частицы представляют собой лишь точки „сгущения” этой среды, возникающие и исчезающие энергетические узлы. Здесь не нашлось места одновременному существованию понятий поля и вещества – единственной реальностью оказалось понятие поля.
Можно было бы и дальше перечислять отличия квантового мира от нашего мира „средних измерений”. А ведь это один и тот же мир! Их отличает только диапазон размеров!
*
*
*
Специалистам известен плачевный результат переноса традиционных принципов построения электронных схем в молекулярную область размеров, что пытались (и всё ещё пытаются) сделать в ходе разработок молекулярной электроники.
Были созданы остроумные логические элементы и элементы памяти молекулярных размеров, но все попытки собрать из них нормально работающую схему традиционной архитектуры окончились провалом. Анализ показал, что при молекулярных размерах элементов схе-
58
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
мы начинают проявляться свойства квантового мира, резко изменяющие общую ситуацию по
сравнению с привычной полупроводниковой электроникой.
1. При создании всё более сложных и, казалось бы, совершенных логических элементов
молекулярных размеров всё увеличивается число конкурирующих степеней свободы элемента и вероятность того, что энергия сигнального воздействия не будет использована по назначению – переведёт молекулу не в заданное, а в какое-то иное новое состояние. Обычно вероятность правильного срабатывания исправных логических элементов молекулярной электроники не превышает 50% !
2. После получения входного сигнала, переводящего логический элемент молекулярной
электроники на более высокий энергетический уровень, элемент не может долго оставаться
на таком уровне. Примерно через стотысячные доли секунды он возвращается в исходное
состояние с низкой энергией, чем принципиально отличается от ламповых или полупроводниковых триггеров традиционной электроники.
3. Переход молекулярных логических элементов с высокого энергетического уровня на
низкий не только нельзя отодвинуть на произвольное время, но нельзя и приблизить по своему желанию. Он неуправляем и, в известной степени, непредсказуем (нестабилен) по времени, что нарушает привычную логику действия информационных систем.
4. В отличие от кристаллов полупроводниковой микроэлектроники, элементы молекулярной электроники, из-за сложного химического состава, легко присоединяют, а затем
прочно удерживают атомы посторонних примесей, выводящие молекулярные элементы из
строя. Кроме того, из-за малых размеров, эти элементы очень чувствительны к радиационному фону. Один квант ионизирующего излучения способен вызвать множественные обратимые и необратимые нарушения в работе схемы молекулярной электроники. Поэтому нужно заранее рассчитывать на присутствие в информационной системе большого количества
хаотически расположенных неисправных элементов.
5. Нелегко создать микроманипулятор, способный захватить одну молекулу, правильно
сориентировать её в пространстве и точно установить в заданное место молекулярной схемы.
Но даже если такой манипулятор появится, изготовление каждой молекулярно-электронной
системы с его помощью, учитывая ожидаемые триллионные количества схемотехнических
элементов, длилось бы веками. Поэтому в молекулярной электронике возможны лишь технологии, при которых одновременно монтируются миллионы и миллиарды однотипных логических элементов, что не соответствует схемам с традиционной архитектурой.
Трудности построения информационных систем из элементов молекулярной электроники имеют фундаментальный характер. При переходе из нашей зоны „средних измерений” в
микромир, при уменьшении элементов схемы до размеров атомов и молекул законы физики
теряют привычный чёткий характер и приобретают принципиальную неопределённость.
Здесь одно и то же событие, не нарушая законов физики, может происходить или не происходить, здесь вполне исправный элемент схемотехники может срабатывать или не срабатывать. В результате, остаётся справедливой давняя констатация, что „детальные предложения
по схемотехнике, основанной на молекулярных элементах ... отсутствуют; не представляется
... возможным создать проект ... хотя бы простейшего молекулярного микроэлектронного изделия ... ” [Рамбиди, Замалин, 1986].
*
*
*
Таким образом, не только научные исследования, но и практика инженерных разработок
столкнулась с болезненным провалом попыток автоматического переноса идеологии одной
размерной области в другую область. И наибольшее фиаско такого рода произошло в космологии, где авторы гипотезы Большого Взрыва попытались перенести из квантового мира на
Космос идеологию спонтанного возникновения виртуальных частиц, идеологию отсутствия
привычного детерминизма, идеологию неопределённости и прочих удивительных эффектов
субатомного диапазона параметров.
4.5.9. Математика не учла границ законов
59
Практика давно заставила принять как факт, что подавляющее большинство законов
имеет ограниченные диапазоны применения, заставила осознать, что самые лучшие идеи,
приведшие к успеху в одном диапазоне параметров, скорее всего, окажутся бесполезными в
другом параметрическом диапазоне. При распространении какого-либо закона на новый,
резко отличающийся диапазон параметров всегда возникают новые условия, новая общая ситуация, например, изменяются соотношения объём/поверхность, размер/скорость и т.п., что,
зачастую, меняет результат. В новом диапазоне параметров к рассматриваемому закону может приложиться действие другого закона, не проявлявшегося в прежних условиях. Соответственно, заманчивые попытки переноса законов и идеологий из одной области параметров в
другие области, чаще всего, ведут к принципиальным просчётам. В том, что это положение
до сих пор не стало азбучной истиной методологии науки, виноваты, прежде всего, философия и гносеология.
*
*
*
Попытки переноса идеологий из одного параметрического диапазона в другой встречаются очень часто. В качестве примера можно привести работу одного из астрофизиков, дающую подкупающе простое объяснение температуры реликтового излучения.
В устойчиво существующей звезде должно соблюдаться равновесие между силой тяжести и давлением света. На этом основании выведена формула Эддингтона, определяющая
предел светимости звёзд. В формулу входят радиус и масса звезды, радиус и масса протона и
несколько мировых констант типа постоянной Планка, гравитационной постоянной и скорости света. Результатом является температура, выше которой световое давление разрушает
звезду.
Упомянутый астрофизик подставил в формулу вместо параметров протона – параметры
Солнца (как типичной звезды), а вместо параметров звезды – так называемые хаббловский
радиус и массу, характеризующие Вселенную. В результате была вычислена температура
Вселенной, как звезды. Эта температура оказалась очень близкой к температуре реликтового
излучения – с точностью до нашего знания средней плотности Вселенной.
Отсюда следовало, что нашу Вселенную можно рассматривать как сверхзвезду. За пределами этой сверхзвезды могут быть другие аналогичные объекты. Часть из них может находиться вблизи эддингтоновского предела, как наша Вселенная, что соответствует звездесверхгиганту нашего мира. Другая часть сверхзвезд может находиться в особо компактных
состояниях, аналогичных нейтронным звездам нашего мира. Переход от компактного состояния сверхзвезды к её „развёрнутому” состоянию – это явление типа Большого Взрыва. При
таком подходе, уже нет причин видеть в возникновении Вселенной взрыв из Ничего, остаётся лишь уточнить детали процесса, начальные и конечные условия.
В приведенную цепочку рассуждений, с другого конца, можно уложить и элементарные частицы. Известно, что они не вечны. В их мире существуют свои звезды-сверхгиганты
– нестабильные частицы, которые быстро распадаются, и частицы, которые, подобно карликовым звездам и планетам, практически, вечны. Почему это не могут быть такие же миры,
как наш, только другого масштаба?
Иначе говоря, работа формирует предположение о многократной вложенности вселенных разных масштабов, например, о том, что Солнце может являться элементарной частицей
в мире, где вся Вселенная – просто звезда-сверхгигант.
Но много ли физического смысла в таких рассуждениях? Действительно ли Солнце и
протон подчиняются одним и тем же законам, как это подразумевает применённый формальный подход?
Ничего подобного! Реального сходства между ними нет. Для Солнца одной из главных
действующих сил является гравитация, тогда как при расчёте поведения протона гравитацию
никто никогда не учитывает (и правильно делает). Для свободного протона главными являются электрические силы, а для протона в составе атомного ядра, к ним добавляются ещё более мощные внутриядерные (мезонные) взаимодействия. На Солнце электромагнитные силы
60
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
влияют очень слабо, а говорить о мезонных взаимодействиях по отношению к Солнцу – вообще нелепо, потому что радиус действия этих сил много меньше размеров атома.
В такой ситуации проводить аналогию между небесными телами и элементарными частицами – это примерно то же, что подсчитывать золотой запас страны с помощью закона
Ома или Гей-Люссака, а потом ужасно радоваться, если результат случайно совпал с действительностью. Подобная математическая эквилибристика не имеет ни малейшего научного
основания. А в том, что такая эквилибристика стала принципиально возможной – непростительная вина существующего математического аппарата, игнорирующего параметрическую
локальность законов реального мира.
*
*
*
Природа, по выражению Яна Стюарта, „безжалостно нелинейна” [Stewart, 1989]. Многие
естественнонаучные законы описываются нелинейными выражениями. Нередки случаи, когда закон линеаризуется, т.е. используется лишь в узком диапазоне параметров, где можно
пренебречь нелинейностями. Нарастание же нелинейных отклонений у границ „законной”
зоны параметров – это обычное явление, как для линейных, так и для нелинейных законов.
Соответственно, границы разрешённой зоны параметров почти всегда нечётки, размыты, и
определяются не дискретными отметками, а ростом нелинейных отклонений. Причиной отклонений обычно является вторжение, нарастающее влияние новой закономерности, которой
можно было пренебрегать в пределах разрешённой зоны параметров.
Возьмём, например, сугубо линейный (казалось бы) закон Архимеда. Он определяет, в
частности, плавучесть любого предмета, погружённого в жидкость. По этому закону, сплошные тела с удельным весом более единицы тонут в воде, а с меньшим удельным весом – плавают. Действительно, монолитные стальные болванки исправно тонут в воде, потому что их
удельный вес 7,8 г/см3 значительно превышает удельный вес воды 1 г/см3. Но, уменьшая
размеры образца, мы дойдём до диаметра швейной иглы, и здесь вдруг окажется, что стальная деталь может и не потонуть, если её аккуратно положить на спокойную водную поверхность. Жир, оставшийся от рук экспериментатора, делает поверхность иглы несмачиваемой,
к закону Архимеда добавляются силы поверхностного натяжения жидкости, и мы получаем
плавающую монолитную стальную деталь!
Заметим, что силы поверхностного натяжения действуют и на крупную стальную болванку, брошенную в воду, но при больших размерах болванки влиянием этих сил можно совершенно пренебречь – такова „параметрическая локальность” законов!
Нередки ситуации, когда совершенно правильный естественнонаучный закон удаётся использовать лишь в крайне узкой зоне параметров. Например, все газовые законы оказываются применимы к парам воды лишь значительно выше так называемой критической температуры 374˚С, и, в то же время, значительно ниже температуры диссоциации молекул воды на
отдельные атомы. Кроме того, для применения газовых законов к парам воды требуется равенство нулю ультрафиолетового облучения, вызывающего диссоциацию молекул.
К счастью, в практических ситуациях легко избежать ошибок от выхода закона за пределы дозволенной зоны параметров. Хуже обстоит дело с теоретическими изысканиями, где
обнаружить ошибки такого рода далеко не просто. И вот здесь следует сделать упрёк математике.
*
*
*
По оценкам учёных, практически используется не более 15% математических разработок. Иначе говоря, математики ушли далеко вперёд по отношению к реальным запросам
науки и техники. Они создали формальный аппарат, примерно всемеро превышающий потребности сегодняшней высокоразвитой цивилизации. Этому можно было бы только радоваться. Однако звуками фанфар нередко заглушаются непоказные, но очень существенные
заботы практики.
Успехи математики вызвали специфическую аномалию – у некоторых учёных стал заметен синдром „математического ослепления”. Математическое описание объектов они стали
4.5.9. Математика не учла границ законов
61
ставить неизмеримо выше собственно свойств объектов, проявляющихся в тех или иных феноменах. По их мнению, если феномен противоречит формулам, то нечего об этом феномене
и говорить! К сожалению, такая ситуация не выдумана. А на замечание о недопустимости
подобной позиции, о бесполезности подобной математики оппоненты в один голос отвечают
железобетонной фразой, что, мол, „каждая наука тем в большей степени наука, чем больше в
ней математики!”
Да. Но, ведь, смотря какой математики! Конечно, хорошо иметь удобное математическое
описание, правильно и лаконично отображающее рассматриваемый объект. Но какой толк от
математического описания, лишь маскирующего наше незнание истинных свойств и истинной природы объекта? Какой толк от искусственно притянутого описания, расходящегося с
рядом наблюдаемых фактов?!
Математика начинается с абстракции. В основе самого талантливого математического
описания всегда лежит идеализация, между объектом и формулами всегда остаётся ряд расхождений, неполных соответствий. Обычно эти расхождения очень малы. Но иногда они
неожиданно оказываются очень важными, принципиальными. Обнаружение таких случаев,
как правило, и движет науку вперёд. В реальной жизни, куда математики выдают свои формулы для использования, к абстракциям приходится относиться очень осторожно. Реальная
жизнь, особенно после достижения современного уровня развития, когда нас окружили исключительно сложные системы, такая жизнь, как правило, требует скрупулёзного учёта всех
подробностей, что противоречит „невинному” абстрагированию.
Одной из главных задач математики является создание формального языка для точного и
лаконичного описания закономерностей Природы. Математики убеждены, что их наука отлично выполняет эту миссию. Однако, когда подавляющее большинство законов Природы
реально применимо лишь в ограниченной области параметров, формальный аппарат математики не только не учитывает эту важнейшую особенность, но ещё и маскирует её, искажает
действительность обманчиво „всеобъемлющими” формулами, представляемыми „в общем
виде”. В результате, учёные, сплошь и рядом не замечающие подвоха „всеобъемлющих”
формул, часто выходят за пределы диапазонов действия тех или иных законов. Хотя математика могла бы, и должна была бы защитить инженера и учёного от болезненных ошибок такого рода, она эту функцию совершенно не выполняет!
Давая формулами „в общем виде” неограниченные возможности манипулирования формальными соотношениями, математика породила этим иллюзию, будто любые допускаемые
правилами математики манипуляции соответствуют свойствам Природы, и будто таким путём можно неограниченно познавать её закономерности. Во многих случаях анализ математических выражений, действительно, приводит к новым, значимым результатам. Но это
лишь подкрепляет ошибочное убеждение исследователей в полной надёжности и методологической безупречности такого пути, ведёт к крупным и трудно обнаруживаемым промахам.
Важно помнить, что математические выражения являются лишь инструментом познания и отображения реальности, но не самой реальностью. Они отображают лишь то, что
мы в них вкладываем, независимо от специфики, области применения, правильности или неправильности исходных данных. С одинаковым успехом может быть построена евклидова и
неевклидова геометрия, при чём успех каждого построения отнюдь не говорит о степени
адекватности математического аппарата реальным свойствам нашего мира. Он говорит лишь
о внутренней логической стройности математических построений.
Мы видели, как фантастично проявились математические иллюзии в предположении о
многократной вложенности Вселенных разных масштабов. Использованная формула Эддингтона основана на вполне определённых физических законах, но автор нового исследования применил её далеко за пределами предусмотренного диапазона параметров. И хотя при
подстановке, например, параметров Солнца вместо параметров протона использованные законы перестали действовать, математический аппарат нисколько этому не воспротивился!!!
62
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
Математика в такой же степени не является первичным источником знаний, как наше сознание нельзя считать первичным по отношению к материальному миру. Роль математики
вторична и не должна абсолютизироваться. Если математика способна приводить к открытию каких-то новых свойств окружающего мира, то только потому, что является более точной, более наглядной формой выражения данных, полученных из эксперимента, и только в
той степени, в какой её формализмы адекватны исследуемым объектам.
Могут возразить, что математика содержит и собственные данные, собственные глубочайшие находки, не связанные с внешним миром. Например, она открыла нам натуральный
ряд чисел и простые числа со сложными и не до конца ещё понятыми внутренними закономерностями.
Нет, это значит лишь, что внутри математики, как и внутри всякой другой дисциплины,
существуют определённые внутренние правила, законы и аксиомы. Их истоки находятся
вовне. Существование этих правил совершенно не означает, что хотя бы законы простых чисел могут быть применены к объектам окружающего мира без предварительного исследования этих объектов. Ведь может оказаться, что эти объекты вообще не являются дискретными
образованиями. А в каких-то случаях может потребоваться применение аппарата нечётких
множеств Лофти Заде и т.д., и т.п.
Не случайно теоремы Курта Гёделя „о неполноте” показали невозможность существования полной формальной теории, внутри которой могли бы быть доказаны все истинные теоремы арифметики. Оказывается, для выяснения истины обязательно нужно выйти за рамки
рассматриваемой теории! Вероятно, этот вывод нельзя доказать по отношению к ещё не появившимся разделам развивающейся математики, но он, безусловно, справедлив и в таком,
наиболее широком толковании. В таком толковании его следует считать аксиомой.
Математику можно сравнить со скальпелем, помогающим проникнуть в глубинную сущность изучаемых объектов, или с тарой, с обёрткой, позволяющей компактнее упаковывать
наши знания о таких объектах, и снабжать их удобными графическими этикетками. Но так
же, как на рынке нужно всегда быть начеку, остерегаясь подделки, так и при использовании
законов, представленных в формализованном виде, всегда нужно остерегаться несоответствия между математической упаковкой и реальным содержанием!
Не удивительно, что опасное манипулирование формальными соотношениями приобрело
особый размах в космологии, где очень трудно проверять гипотезы. Сторонники гипотезы
Большого Взрыва, знающие об удивительных выводах квантовой теории, о так называемых
нулевых флюктуациях физического вакуума и спонтанном возникновении виртуальных частиц, трансформировали эти положения в гипотезу о столь же внезапном возникновении
всей Вселенной. Хотя квантовая теория говорит о ничтожных по амплитуде процессах (в
пределах постоянной Планка, неопределённости Гейзенберга), и о возникновении частиц на
столь короткое время, что их невозможно зарегистрировать приборами (отчего их и назвали
виртуальными), сторонники Большого Взрыва, ничтоже сумняшеся, перенесли эти представления на всю Вселенную и на интервалы времени, измеряемые миллиардами лет. И вина за
это лежит не столько даже на доверчивых астрофизиках, сколько на математиках – формальный аппарат не содержит никаких сдерживающих факторов, способных предотвратить использование того или другого закона за границами дозволенной зоны параметров. Больше
того, он маскирует подобные случаи.
Ситуацию можно подытожить так:
Большинство естественнонаучных законов рассчитано на применение в ограниченных
зонах параметров, за пределами которых они утрачивают силу или недопустимо искажаются наложением других закономерностей. Существующий математический аппарат
не отражает и даже маскирует эту особенность законов, чем стимулирует их ошибочное
использование за пределами дозволенных зон параметров.
4.5.10. Кризис раздробленной науки
Наука беспредельна, а объём человеческого мозга ограничен. Это – фундаментальное противоречие науки, которое, вероятно, сохранится навсегда. Разве что, в туманном
будущем его может преодолеть высказанная фантастами идея прямого взаимодействия мозга
со сверхмощной ЭВМ.
С этим противоречием приходится особенно плотно сталкиваться в области базовых
проблем, часть которых затронута в данной книге.
Изучаемый наукой мир по своей сущности един. Все известные нам аспекты явлений и
закономерностей сложно переплетены в нём, образуя неразрывную систему. Но необъятность науки заставила людей искусственно раздробить её на множество узких отраслей. На
современном, сравнительно высоком этапе развития науки это уже само по себе стало большой бедой. Но ещё хуже то, что одновременно возникла причина существования двух антагонистичных типов учёных – узких специалистов, работающих каждый строго в границах
своей дисциплины, и немногочисленных так называемых „дилетантов”, ради решения научной проблемы поневоле выходящих далеко за рамки исходной специальности. При этом основная масса учёных, представленная узкими специалистами, к сожалению, не понимает, что
главное продвижение науки, её кардинальные открытия – определяются, прежде всего, успехами немногих „дилетантов”, сумевших перешагнуть границы узких специальностей.
Интересы науки требуют сосуществования обоих типов учёных и их тесного сотрудничества. Но сегодня взаимоотношения между специалистами и „дилетантами” никак нельзя
назвать нормальными. Они стали основой главного, специфичного конфликта в научной среде. Все знают, что ожесточённые споры между учёными возникают чаще, чем между представителями других профессий. Это не значит, что учёные – особенно неуживчивая порода
людей. Истоки конфликтности не в них самих, а в сфере их деятельности.
*
*
*
Специализация углубляется потому, что, по мере количественного роста знаний, их всё
труднее освоить, не поделив на мелкие дольки. Общая сложность и обширность науки давно
превысила пределы, доступные человеческому разуму. И, поскольку в науке работают не
единицы, а миллионы людей, рамки дисциплин ограничивают не умственные возможности
отдельных гениев, а разум среднего человека. Глубина специализации определяется способностями людей, случайно получивших соответствующее образование. Это и лаборанты, и
ассистенты, и рядовые преподаватели, и инженеры, и администраторы. Границы специальностей формируются, уже начиная от способности студентов освоить соответствующий материал. Уже обучение закладывает определённую узость мышления, далеко не отвечающую
широте завоеваний современной науки.
Характерно, что губительную для науки конфликтность между специалистами и „дилетантами” определяет система организации науки, сформировавшаяся в период первоначального накопления знаний. Узкая специализация, удобная при накоплении и классификации
фактов, стала анахронизмом при первых же попытках проникнуть в скрытые за ними общие
законы, сделать обобщающие выводы, использовать накопленные знания. Специализация,
мало мешавшая прогрессу на ранних этапах развития науки, превратилась в настоящее бедствие по мере перехода от анализа к синтезу, от накопления фактов – к раскрытию их многоплановой природы. Она стала помехой на пути общего развития цивилизации.
Сегодня вся наука – от стадии обучения, до постановки исследований, оценки результатов и присвоения учёных степеней – раскроена на узкие дисциплины и специальности. Узкого специалиста удобно аттестовать – если он трудолюбив, то всегда сможет предъявить учёному совету множество скрупулёзных исследований и мелких попутных результатов. Но
можно ли удовлетвориться такими результатами? Вот, например, как оценил один из крупных учёных результаты узкой специализации в нейробиологии [Hoyle, 1984]:
64
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
„Лавинообразный рост исследовательской активности ... не сопровождался заметными
успехами в деле подведения концептуального фундамента ... Нейроведение стало ... не областью глубоко обоснованных интеллектуальных занятий, а родом искусного рукоделия …
Здесь хватит материала, чтобы столетиями обеспечивать работой армию лиц такого сорта, …
чтобы в конце концов накопить горы всякой описательной всячины ... и не продвинуться
вперёд в общем понимании того, как нервные системы выполняют свою работу, ради которой они возникли в процессе эволюции.”
Причина такой ситуации понятна. Если не выходить за рамки узкой специализации, то
решение основных естественнонаучных проблем оказывается принципиально невозможным,
так как Природа изначально целостна, „не разделена на факультеты, подобно нашим университетам” (Андрей Везалий).
Потому-то рядом со специалистами, и из их рядов, спонтанно возникают „дилетанты”,
нарушающие границы между дисциплинами. Бакалавр-богослов Ч. Дарвин стал биологом„дилетантом” и создал теорию естественного отбора. Математик Г. Мендель, став биологом„дилетантом”, открыл генетику. Физик Ф. Крик, развивая традиции дилетантизма, оказался
одним из главных действующих лиц в создании молекулярной генетики. Принципиальные
биологические открытия сделали физики, и они же биологи-„дилетанты”, А. Вольта,
Г. Гельмгольц, Л. Пастер и др.
В развитии науки всё ярче и по многим направлениям проявляются требования целостного взгляда на Природу.
„В начале 1920-х г.г. философ К.Д. Броуд ввёл термин „внезапные свойства” … которые проявляются лишь на определённом уровне сложности, но не существуют на более
низких уровнях … Идеи, выдвинутые организменными биологами … способствовали зарождению нового способа мышления – системного мышления – опирающегося на связность, взаимоотношения, контекст. Согласно системному взгляду, существенными свойствами организма, или живой системы, являются свойства целого, которыми не обладает ни
одна из его частей … Величайшим шоком для науки ХХ века стал тот факт, что систему
нельзя понять с помощью анализа. Свойства частей не являются их внутренними свойствами, но могут быть осмыслены лишь в контексте более крупного целого … Системное
мышление контекстуально, что являет собой противоположность аналитическому мышлению. Анализ означает отделение чего-либо, с тем, чтобы понять его; системное мышление
означает помещение чего-либо в более обширный контекст целого.” [Капра, 2002]
К развитию системного мышления подтолкнула и квантовая теория. Она заставила принять тот факт, что на субатомном уровне твёрдые материальные объекты классической физики разлагаются на волноподобные вероятностные паттерны, которые, к тому же, представляют собой не вероятности объектов, а вероятности взаимосвязей. В квантовой теории мы
никогда не останавливаемся на вещах, но всегда имеем дело с взаимосвязями. Вне взаимосвязей, вне системы – изучать явления в мире субатомных размеров невозможно.
Вернер Гейзенберг писал: „Мир оказывается сложной тканью событий, в которой связи
различного рода сменяют друг друга, или перекрываются, или объединяются, тем самым,
определяя текстуру целого.” И ещё он писал: "То, что мы видим, не есть природа как таковая, но природа в свете наших вопросов" [Heisenberg, 1958]. Распространяя эту правильную мысль за пределы квантовой механики, можно понять, что при подходе с позиций
одной узкой дисциплины, когда рассматривается лишь одна грань Природы, о ней нельзя
узнать ничего существенного уже потому, что не будет поставлен правильный вопрос – вопрос, сформулированный с общенаучных, внедисциплинарных позиций.
В 1912-17 годах в России вышли три тома системной теории медика, экономиста, философа и революционера Александра Александровича Богданова, которые на десятилетия
опередили и работы Людвига фон Берталанфи по общей теории систем, и ряд ключевых
идей по кибернетике, опубликованных спустя четыре десятилетия Норбертом Винером и
Россом Эшби. Теория Богданова могла дать сильнейший толчок всей мировой науке. К со-
4.5.10. Кризис раздробленной науки
65
жалению, судьба этого талантливейшего человека, опередившего своё время, как и судьба
его работ, была трагична. Его теория осталась не замеченной научной общественностью (если не считать уничтожающей критики В.И. Лениным в книге „Материализм и эмпириокритицизм”), а сам он, будучи организатором и директором института переливания крови, погиб
в 1927 г., производя на себе опыт. Теперь можно лишь задним числом восхищаться талантом
наших соотечественников и размышлять, насколько ускорилось бы развитие мировой науки,
если бы работа А.А. Богданова в своё время была оценена по достоинству.
Но идеей системности уже был пропитан воздух. В Германии 1920-х годов, в период
Веймарской республики, развилась организменная биология и гештальт-психология, как части более обширного интеллектуального направления – движения протеста против
нарастающей фрагментации науки и соответствующего отчуждения человека от Природы.
Можно было бы назвать многих авторов, развивавших в последующие годы целостный,
системный взгляд на Природу и науку. Упомянем лишь некоторых математиков, сообща
сдвинувших центр тяжести исследований в своей дисциплине от количественных параметров
к качественным, что характерно для системного мышления вообще. В эту группу входит,
например, один из величайших математиков Анри Пуанкаре, а кроме него, Гастон Жулиа,
Йошисуке Уэда, Эдвард Лоренц (см. гл. 4.5.5.), наконец, Бенуа Мандельбро, поразивший
учёных книгой „Фрактальная геометрия природы”. Работы этих (и ряда не названных – см.
[Капра, 2002]) авторов можно считать теоретическим обоснованием необходимости системного, целостного подхода и к Природе, и к науке.
Но увеличить объём человеческого мозга все эти работы не могли. Противоречие
между беспредельностью науки и ограниченностью способностей даже самого талантливого
учёного сохранилось (не говоря уже о том, что среди множества людей, работающих в науке,
все не могут быть одинаково талантливыми). Значит, сохранилась и основа для конфликтов
между „дилетантами” и специалистами.
Передовые учёные не случайно восстают против дробления науки на узкие дисциплины,
требуя более полного и целостного подхода к изучаемым объектам. „Мы, видимо, достигли
такого уровня понимания природы, когда её уже нельзя искусственно расчленять на
простые составные части.” [Комаров, 2000] Но „дилетантов” рождает не столько понимание этой теоретической истины, сколько практическая необходимость решения злободневных научных проблем.
Конфликт между специалистами и „дилетантами” пропитал всю ткань науки. Сверхспециализация науки ХХ века усилила антагонизм по отношению к системным проблемам и исследованиям. Прочно забыты традиции энциклопедистов. Узость научных знаний и интересов перестала считаться недостатком, теперь её нисколько не стыдятся даже академики.
Дробление науки всё усиливает противоречие между широтой возникающих проблем и узковедомственной, беспомощной реакцией на них специалистов. Даже философская широта
мировоззрения специалиста в большинстве случаев не пересиливает его традиционного
стремления оставаться в рамках своей дисциплины при решении практических задач.
Примером того, что познание сложных явлений окружающего мира остро требует междисциплинарного подхода, стала история рассматривавшейся в третьей части книги физиологии мышления. Ход разработки её основ продемонстрировал, что значительное продвижение возможно только при комплексном использовании методов и арсеналов нескольких
научных дисциплин. А ещё более подтвердили эту истину два десятилетия неспособности
узких специалистов понять уже сформулированные основы нового раздела науки.
Чтобы покуситься на крупную естественнонаучную проблему, сломать рамки узкой дисциплины, выйти на интеллектуальный поединок с Природой – требуется немалое мужество.
„Дилетантами” становятся только люди, обладающие таким мужеством. Беда лишь, что и
смелость не увеличивает объём мозга. Поэтому „дилетанты”, берущиеся за междисциплинарные проблемы, как правило, органически нуждаются в помощи специалистов.
66
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
Хорошо, если для преодоления очередного препятствия „дилетанту” достаточна квалифицированная консультация. Но уважающий себя „дилетант” не станет обращаться к специалисту с лёгким вопросом, а поищет ответ в литературе. А на стол к специалисту он принесёт
как раз самые неудобные, самые неприятные проблемы любимой дисциплины специалиста,
на которые тот, зачастую, не способен ответить. А „дилетант” настаивает на ответах и разъяснениях!
Отягощённый регалиями специалист, конечно, хотел бы представить свою область науки
прекрасно разработанной, а себя – очень знающим. Поэтому специалисты не терпят выставления своих проблем напоказ. Они легко парируют наскоки назойливых, но обычно слабо
остепенённых „дилетантов”, демонстрируя превосходство в ранге и в знании своей области
науки. Однако отпор не решает проблемы. Отсюда и возникает острый конфликт. И если
многие комплексные проблемы сегодня всё-таки решены, то, большей частью, лишь через
тяжёлые сражения и, в конце концов, как ни удивительно, благодаря превосходству одиноких „дилетантов” над многочисленными, сплочёнными рядами специалистов.
*
*
*
Основное отличие между специалистами и „дилетантами”, пожалуй, не в их отношении к
границам дисциплин, а в главных приоритетах. Для специалиста главное – глубокая и красивая разработка проблем своей дисциплины или, говоря иносказательно, обустройство и
украшение маленькой уютной квартиры. Целью же „дилетанта” неизменно оказывается решение какой-то из труднейших общенаучных, междисциплинарных проблем. И как бы весь
мир ни ругал „дилетантов”, за ними остаётся идейное и моральное превосходство. По адекватности подхода к науке и к проблеме, по выбору задач они оказываются выше и прозорливее массы узких специалистов, даже если посты и звания предполагают противоположное.
Обостряющийся конфликт между специалистами и „дилетантами”, по существу, является отражением более широкого и проходящего по многим направлениям конфликта между
интересами узких дисциплин и науки в целом. Кроме приводившихся выше примеров, этот
конфликт можно проиллюстрировать следующим.
Автор попытался обсудить с математиками проблему, возникающую из-за игнорирования математическим аппаратом „параметрической локальности” естественнонаучных законов, что приводит к грубым и трудно обнаруживаемым ошибкам. Я привёл пример того, как
конструктора машин строго обеспечивают так называемую (на их сленге) „защиту от дурака”
– предотвращают возможность любых неправильных действий рабочего, способных вызвать
поломку или несчастный случай. Это совсем не значит, что они сомневаются в умственных
способностях рабочих! Просто, от ошибок не гарантирован никто. Такая же защита от выхода формализуемых законов из границ их „юрисдикции” (или заданной точности линеаризации) необходима в математическом аппарате. Она должна действовать автоматически, независимо от бдительности человека (и, тем более – от „сообразительности” ЭВМ).
Профессора категорически восстали против такой постановки вопроса. Это, мол, не задача математического аппарата. „Тот, кто ведёт расчёты, тот и должен заботиться о рамках соблюдения законов.” Простите, спрашивал я, разве роль математики не в том, чтобы помогать
решению практических задач? Разве у неё есть какая-то иная, более высокая функция, с которой требования практики никак не согласуются? Конечно, нет – отвечу за них, просто такие требования нарушают внутреннюю комфортность дисциплины. Значит, и дальше будут
возникать фантастические концепции типа Большого Взрыва, кто-то и дальше будет подставлять в формулу параметры Солнце вместо параметров протона!
Замечу, что обсуждение проблемы „параметрической локальности” законов автор попытался провести и с философами. Отвечая за мировоззрение учёных в целом, именно философия должна была предотвратить перенос в космологии представлений о нулевых флюктуациях вакуума и возникновении виртуальных частиц из мира субатомных размеров на масштаб Вселенной. Именно в обязанности философии входит защита науки от ошибочного
распространения законов за пределы установленных для них диапазонов параметров. Тот
4.5.10. Кризис раздробленной науки
67
факт, что промахи такого рода возможны, стал очевиден, по крайней мере, с момента появления специальной теории относительности, показавшей, что при околосветовых скоростях
нужно переходить от преобразований Галилея к преобразованиям Лоренца. Однако философия не осмыслила, не обобщила, не распространила на науку в целом проявившуюся зависимость законов Природы от диапазонов параметров.
Результат авторского демарша, как и в предыдущем случае, был нулевым. Ответ прозвучал в том духе, что, мол, подобные мелочи не входят в сферу философии, и незачем отвлекать ими философов от более важных задач.
Одна из важнейших функций математики – служить удобным средством общения между
представителями разных наук при рассмотрении точных соотношений. Такая цель достижима только при использовании всеми науками одного и того же стандартного математического аппарата, который, подобно обычным языкам, был бы одинаково знаком выпускникам
ВУЗов всех профилей. Реально же, в ХХ веке в разных науках стали использоваться многие
специфичные разделы математики, не знакомые специалистам других отраслей, и математика перестала быть удобным средством общения представителей разных наук, в основном, утратила свою кардинальную объединяющую функцию. Интересы науки в целом, и
в этой части, были потеснены интересами узких дисциплин.
И снова, наиболее пострадавшей оказалась космология, где специфичное математическое
описание скрыло, например, от взглядов философов, несуразицу с „раздуванием” (инфляцией) пространства между элементарными частицами при сохранении неизменным пространства самих частиц, являющихся, по квантовой теории, подвижными зонами энергетического
поля! Получается, что из-за специфичного математического аппарата космология превратилась в герметичную науку, недоступную посторонним. Но только ли космология?
Ещё одним фактором дробления науки на осколки стала индивидуальная терминология
каждой дисциплины, ещё более затрудняющая общение учёных разных специальностей. В
качестве примера можно привести упоминавшийся конфликт автора с математиками по поводу отнесения химических волн к классу солитонов (гл. 3.5.1.). С общенаучных позиций,
солитоны – это явление, широко распространённое в разных областях природы, и учёным
важно охватить его единым обобщением. Но единая трактовка нарушает уют математики,
поскольку в ней понятие солитона увязано с определённой группой математических описаний колебательных процессов, а составить такое описание, например, для волн химических
реакций ещё не удалось. Поэтому математики не согласны с отнесением химических волн к
солитонам. Снова видим, хоть и мелкий, но конфликт между интересами науки в целом и интересами тех, кто печётся о комфорте своей узкой дисциплины.
Но, на фоне этих мелочей, одна сторона специализации выявила настолько тревожную
тенденцию, что впору говорить о возникновении угрозы существованию науки в целом. Речь
вот о чём.
Математика используется современной наукой очень широко, и не только для описания
объектов Природы, но и для формализации мысленных построений. Из-за высокой степени
идеализации, математические описания реальных и вымышленных объектов могут полностью совпадать. Здесь реальность трудно отделить от плодов воображения, что особенно
опасно при изоляции отдельных разделов науки от критических взглядов со стороны. Возросла опасность подмены реальности вымыслом, опасность доминирования вымышленных
математических построений над опытом и наблюдениями. В таких условиях принципиально
важна постоянная проверка соответствия между математическим описанием и реальностью.
И вот тут-то, когда автор попытался обсудить со специалистами соответствующего профиля степень корреляции двух гипотез (Большого Взрыва и круговорота материи) с астрофизическими реалиям, выяснилось, что никто из специалистов принципиально не принимает
такого подхода, и не согласен участвовать в таком обсуждении. Все они соглашались обсуждать лишь соответствие одних формул другим формулам, но никак не соответствие формул
реальным фактам!
68
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
Пожалуй, большей трагедии для науки нельзя и придумать. Учёных перестало интересовать соответствие между математическими построениями и реальностью!!! А когда кто-то,
наконец, заинтересуется таким сопоставлением, то сразу выплывают кричащие противоречия
типа тех, что выявил в космологии Андрей Линде (см. гл. 4.5.3.). Дальше, поскольку порочный круг не разорван, тот же А. Линде предлагает ещё более фантастический способ устранения возникших противоречий – предлагает думать, что за 10–35 секунды вся Вселенная
расширилась от незримой планковской величины до современных размеров! (Простите, оговорился – не вся Вселенная, а только пространство между частицами. Зоны же энергетических полей самих частиц остались каким-то образом в прежнем виде!)
„Распалась связь времён”, возникла пропасть между Природой и её математическим описанием. Неприглядно обнажилась подоплёка господства в космологии сказочной концепции
Большого Взрыва! И корни происходящего вполне понятны – для сопоставления природного
феномена с его математическим описанием нужно выйти далеко за рамки узкой дисциплины
(скажем, математики), что противоречит духу специализации. Который раз, и здесь, пожалуй, наиболее ярко, проявилась забота специалистов о комфортности своих узких дисциплин, при полной неспособности действовать в интересах науки, как единого целого, другими словами – в интересах решения реальных мультидисциплинарных проблем. Всё то же
расхождение между „дилетантами” и специалистами.
*
*
*
Наконец, есть ещё одна неприятная сторона дробления науки на мелкие осколки.
Давно известна высокая продуктивность исследований на стыках наук. Поиски в „ничейной зоне” всегда приносят важные, пионерские результаты, дают необычно весомый практический эффект. Но факт высокой результативности междисциплинарных исследований говорит не только об их перспективности. Он невольно указывает на вопиющее отставание исследований в подобных областях. Оказывается, зазоры между дисциплинами скрывают от
людей множество ценнейших открытий. Каждый, кто связан с финансированием науки и
печётся об эффективном использовании средств, должен задуматься над этим феноменом.
К границе тысячелетий противоречие между целостностью Природы и раздробленностью науки о ней достигло критического накала. В относительном измерении (на один рубль,
на одного человека) непрерывно понижается эффективность научных исследований, замедляется дальнейший прогресс. Вопреки маниловским рассуждениям руководителей науки о
необходимости системного подхода, учёный, пытающийся комплексно, с позиций разных
дисциплин рассмотреть сложное явление (т.е. учёный, обзываемый „дилетантом”), как правило, не находит для себя соответствующего места работы. Он не укладывается в рамки специализации никакого научного учреждения, всюду оказывается резко нежелательным. Такой
(наиболее ценный!) учёный отторгается организационной структурой современной науки.
Специализация журналов (и, что не менее важно, их рецензентов!) сегодня исключает
возможность публикации междисциплинарных работ. По таким работам невозможно
защищать диссертации, так как нет ученых советов, способных и правомочных их рассматривать, нет соответствующих названий специальностей.
Изучение частностей, поделившее науку на дисциплины, более или менее соответствовало начальному этапу развития цивилизации – этапу накопления данных. Но хочется думать,
что общество созрело для перехода от коллекционирования фактов к осмысливанию
сложных, скрытых за ними механизмов Природы, без чего наука неэффективна. Хочется
думать, что общество осознало феномен вынужденного превращения наиболее дальновидных специалистов в так называемых „дилетантов”, нарушающих каноны науки – границы
отдельных дисциплин – ради решения очередной фундаментальной проблемы.
Лакмусовой бумажкой, показавшей всю глубину кризиса узко специализированной
науки, стала стереогенетика – фактически, теоретическая база всей биологии эукариот.
Специфичный механизм управления активностью генов эукариот описан ещё в 1983 г. [Барбараш, 1983]. Но именно потому, что его понимание требует, кроме биологического багажа,
4.5.10. Кризис раздробленной науки
69
также знаний в области кибернетики, оптики, физики диэлектриков, теории солитонов и т.д.,
официальная наука до сих пор „не замечает” стереогенетику. Открытие огромной важности,
прокладывающее дорогу множеству других достижений, открытие, которому суждено занять
в будущей науке одно из виднейших мест, и в 2003 г. осталось невостребованным!
Если общественный заказ на осмысливание, на решение междисциплинарных проблем сформировался, то ответом науки, прежде всего, должно стать обострённое внимание к
системным исследованиям, которых в общей массе не много. Системные, междисциплинарные работы должны получить поддержку научной общественности в виде особых
разделов в журналах, в виде многопрофильных учёных советов, гибкой системы присвоения званий. Должно выкристаллизоваться общественное понимание важности подобных работ для развития науки. Изменить положение можно только общими усилиями
людей, осознавших нетерпимость сложившейся ситуации.
4.5.11. О пределах возможностей Разума
Рассмотренные проблемы, выдвинутые гипотезы (особенно, о переносе Луны из глубин
космоса к Земле) поднимают ещё один общий вопрос – о границах возможностей разумных
существ. Нам приблизительно ясны пределы возможностей современной земной науки, но
речь ведь о другом – о принципиальных пределах свершений разумных существ в самых
благоприятных условиях и в длительной перспективе, о предельных возможностях технологий, о границах творчества мощных цивилизаций.
Выяснение границ возможностей Разума – одна из фундаментальных проблем науки.
Насколько известно автору, до сих пор исследователи обходили эту задачу, в отличие,
например, от вопросов конечности или бесконечности пространства и времени, не раз поднимавшихся учёными, и многократно привлекавших внимание научной общественности.
Проблему границ творческих свершений, проблему предельных возможностей человеческого разума и Разума вообще, пока никто всерьёз не рассматривал. Между тем, без ясного представления о принципиальных границах наших возможностей и о пределах возможностей иных, незнакомых нам разумных существ, наше мировоззрение ущербно – нельзя отделить реальность от сказки, невозможно даже выработать разумную долговременную стратегию развития цивилизации.
Если судить по названию, сюда близка работа „Человеческое познание. Его сфера и границы.” [Рассел, 1957]. Однако в действительности Бертран Рассел рассматривал иную проблему – его интересовали пределы научных выводов, которые могут быть сделаны людьми
нашей эпохи на основе эмпирических данных. По его мнению, более высокие этапы развития
науки, возможно, позволят учёным делать другие выводы.
Рассел пишет: „По мере того, как человечество интеллектуально развивалось, его привычки к выводам постепенно приближались к согласию с законами природы, которые сделали
эти привычки чаще источником истинных ожиданий, чем ложных. Образование привычек к
выводам, которые ведут к истинным ожиданиям, является частью того приспособления к среде, от которого зависит биологическое выживание.”
Результаты своих исследований Рассел сформулировал в виде пяти постулатов:
1. Постулат квазипостоянства.
2. Постулат независимых причинных линий.
3. Постулат пространственно-временной непрерывности в причинных линиях.
4. Постулат общего причинного происхождения сходных структур, расположенных вокруг
их центра, или структурный постулат.
5. Постулат аналогии.
Чтобы дать представление об их характере, приведём, например, первый и четвёртый
постулаты.
Постулат квазипостоянства: „Если дано какое-либо событие А, то очень часто случается, что в любое близкое время в каком-либо соседнем месте имеется событие, очень сходное с А.”
70
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
Структурный постулат: „Когда какое-то число структурно сходных комплексов событий
располагается около центра в относительно малой области, обычно бывает, что все эти комплексы принадлежат к причинным линиям, имеющим свой источник в событии той же структуры, находящемся в центре.”
Рассел заключает работу такими словами:
„Мы твёрдо придерживаемся учения, которое вдохновляло и философию эмпиризма: что всё человеческое знание недостоверно, неточно и частично. Для этого учения мы не нашли вообще никаких ограничений.”
Пока не была определена сущность отличий живой материи от неживой (см. гл. 1.4.,
1.5.), не было и научных основ для выяснения граничных возможностей разумных существ.
Теперь такие основания появились. Но это вовсе не значит, что отсюда рукой подать до решения проблемы.
*
*
*
Иногда специалисты видят пределы возможностей разумных существ в свойствах материи, например, в характеристиках конструкционных материалов. Но фундаментальные ограничения такого рода на глазах рушатся, показывая, в частности, наше незнание глубинных
свойств вещества. Несколько десятилетий назад считалось, что предел прочности материалов
на разрыв определяется легированной сталью, и это объяснялось фундаментальными свойствами атомов. А потом выяснилось, что тонкие нити углерода вдесятеро прочнее стали.
Лучшими электропроводниками считались металлы, особенно, серебро. Оказалось же,
что по электропроводности его намного превосходят органические полупроводники, вовсе
не содержащие атомов металла (их использованию пока мешает нестабильность свойств,
сложность технологии, недопустимость сильного нагрева).
Аналогичным образом могут рухнуть и другие „фундаментальные” ограничения. Поэтому, если речь идёт о фактах, похожих на следы инженерных проектов космического масштаба, то правильнее не отбрасывать с порога саму мысль о них, а без предвзятости анализировать сведения такого рода.
К тому же, нельзя ограничивать науку только проблемами, которые ей по плечу сегодня.
Даже для планирования исследований нужны гипотезы „завтрашнего и послезавтрашнего”
дня. Но главное в другом. Нам пока не известен даже характер факторов, способных ограничить творческие возможности разумных существ! Ясно лишь, что это не свойства конструкционных материалов.
*
*
*
Выяснение пределов возможностей разумных существ – задача исключительно трудная.
Конечно, трудная, при рассмотрении её, скажем, в галактическом объёме, а не только по отношению к Homo sapiens.
В главах 1.7. и 1.8. отмечалась способность живой материи изменять в своих интересах
вероятности различных событий. У разумных существ эта способность развита до таких высот, что часто опрокидывает самые немыслимые запреты Природы. Грубо говоря, разумные
существа созданы эволюцией при поиске способов – как бы выполнить невыполнимое?
Возможно ли вообще, в такой ситуации, узнать пределы их фантастических способностей?
Особенно затрудняет выяснение границ возможностей Разума характерная черта живой
материи, отмеченная в первой части книги (гл. 1.8.). Не в бровь, а в глаз попадает песенка
Бармалея-Быкова – „нормальные герои всегда идут в обход”. Живая материя (и, особенно,
разумные существа), чаще всего, не тупо преодолевает препятствия „в лоб”, а обходит их.
Как раз поэтому, ни ограниченность свойств конструкционных материалов, ни любое другое
фундаментальное препятствие, само по себе, не может стать непреодолимой преградой при
решении живой материей своих задач.
Пусть, например, выявлено некое „фундаментальное ограничение”, и все согласились с
его фундаментальностью. А потом обнаружена некая особенность, или исключение – в другом, давно известном законе Природы, и это исключение позволило, создав определённые
4.5.11. О пределах возможностей Разума
71
условия, обойти ограничение, которое казалось фундаментальным. Как после этого искать
истинный предел возможных свершений Разума?
Реальность такой ситуации видна на примере. В первой половине 20-го века считалось,
что самый твёрдый из известных материалов – алмаз – резать ничем нельзя. Его можно только шлифовать или раскалывать по граням кристалла. Никакое воздействие с помощью волновых полей тоже не помогало. Например, сфокусированные лучи света лишь нагревали алмаз
выше допустимой нормы и превращали в графит, но не резали. Это ограничение казалось
фундаментальным, разве что будет обнаружен ещё более твёрдый материал. Тогда он станет
резать алмаз, а уж его нельзя будет резать.
Затем в совершенно другой области – в разработках источников света – были найдены
особые условия, при которых удалось синхронизировать между собой моменты испускания
фотонов многими атомами. На этой основе были созданы лазеры, и выяснилось, что их лучи
фокусируются намного лучше, чем лучи от любых других источников света. На поверхности
алмаза удалось создать на несколько порядков более высокую концентрацию энергии, чем
было возможно раньше. При такой плотности энергии атомы углерода, составляющие кристалл, мгновенно испаряются. Удалось сконцентрировать энергию лазера и во времени, создать импульсный режим излучения, когда воздействие длится всего наносекунды, и тепло не
успевает распространиться вглубь кристалла. Он остаётся холодным. Так возникла технология лазерной резки алмазов, и было обойдено очередное „фундаментальное” ограничение.
*
*
*
Но если в возможностях Разума при решении конкретных задач проглядывает некая закономерность (обход препятствий), то в общем виде вопрос о пределах возможностей разумных существ, возможно, никогда не удастся даже сформулировать. Ведь не известно, какие задачи могут возникать перед разумными существами. А без привязки к реальным проблемам искать пределы возможностей Разума некорректно. В ситуации, когда какую-то проблему жизнь ещё не поставила, оценка возможностей решения этой проблемы зависит уже
не от истинных потенций цивилизации, а от желания отдельных личностей решать ещё не
вставшие задачи „из любви к искусству”.
Действительно, пока удавалось более или менее корректно формулировать вопрос о пределах возможностей Разума лишь применительно к чётко очерченному кругу задач. Так,
можно спросить – принципиально возможна или невозможна передача разумными существами Жизни из одной галактики в другую? Этот вопрос конкретен. Но как поставить подобный вопрос применительно ко всей Вселенной, если считать её бесконечной?
Если окажется, что исчерпывающе (т.е. в общем виде) сформулировать вопрос о границах возможностей Разума принципиально невозможно, то, соответственно, нельзя будет
ожидать и исчерпывающего ответа.
Однако предположим, кто-то сумеет-таки сформулировать проблему в общем виде. Гарантирует ли это последующее выяснение искомых пределов? Едва ли! Вероятнее всего,
границы возможностей Разума будут каждый раз наталкиваться не на принципиальные
ограничения, а на разные частности, определяемые уровнем знаний в конкретный момент
времени, тогда как по мере накопления знаний возможности Разума станут асимптотически
уходить в бесконечность. В такой ситуации вопрос об абсолютных пределах возможностей
Разума, по-видимому, не имел бы ответа.
Но как ни мало мы продвинулись, всё-таки в изучении проблемы виден некоторый прогресс. Потому что раскрытие фундаментальной способности живой материи изменять вероятности событий в свою пользу, выяснение главного приёма – „нормальные герои всегда
идут в обход”, указало, какие факторы, вероятнее всего, не будут определять границы возможностей разумных существ.
Оказывается, ограничивают не столько законы или свойства Природы, мешающие достижению цели, сколько отсутствие противоположно направленных законов, свойств,
особенностей, исключений, могущих при надлежащих условиях помочь обойти препятствие.
Нужно искать не столько пределы возможностей Разума преодолевать законы Природы,
сколько пределы его способностей обходить эти законы, обходить неблагоприятные свой-
72
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
ства материи, неблагоприятные условия, ситуации. Живая материя и, особенно, разумные
существа, почти никогда не преодолевают законы Природы „в лоб”. Они обходят закон,
ставший помехой на пути к цели, противопоставляют ему другие законы, или отыскивают и
используют его редкие (т.е. маловероятные) исключения.
Человек не нашёл в Природе антигравитации. Но что из того? Он построил морские суда,
которые не тонут благодаря закону Архимеда, создал самолёты на основе аэродинамической
подъёмной силы крыла, и ракеты, покидающие Землю, благодаря реактивной силе.
Однако, как трудно выяснить и перечислить всё, чего нет! Узнать законы Природы,
которых не существует, неизмеримо сложнее, чем обнаружить конкретное и, казалось бы,
непреодолимое препятствие. Соответственно, показать, как широки возможности свершений
Разума, намного труднее, чем найти кажущееся, иллюзорное ограничение.
Не исключено, что сложившаяся ситуация раскрывает больше, чем нам видно с первого
взгляда. Ведь мы не только не нашли пределов возможностей разумных существ, но не выявили даже критериев, по которым их можно было бы отыскать! Зато выяснилось противоположное – мы узнали, что не может стать пределом! Не говорит ли такое положение дел
скорее об отсутствии пределов возможностей Разума, чем об их существовании?
*
*
*
Если, в рамках стоящей задачи, каждой из закономерностей, мешающих достижению цели, можно противопоставить другую, полезную закономерность, или если у препятствующей
закономерности есть исключение, хоть одна лазейка, позволяющая обойти помеху, то можно
быть уверенным, что Разум рано или поздно использует такую возможность. Поэтому в
конкретный момент и при конкретной задаче границы возможностей Разума зависят не
столько от законов Природы и сиюминутной ситуации во Вселенной, сколько от полноты
знаний об этих законах и этой ситуации.
Тогда, может быть, именно пределы познания и определяют пределы возможностей разумных существ? Да, определяют. Но опыт развития науки твёрдо говорит, что пределов познанию нет, познание принципиально безгранично. Значит, и с этой стороны найти предел
возможностей Разума не удаётся.
В результате, сегодня не только нельзя назвать крайние границы возможностей Разума
или определяющие их критерии, но неясно даже, существуют ли подобные границы. Похоже, что возможности Разума, в принципе, безграничны, однако в реальной ситуации
лимитируются уровнем знаний. Если такое предположение справедливо, то разумные существа, по мере накопления знаний, должны асимптотически приближаться к всемогуществу.
Вероятно, пока не достигнуто идеальное Знание Обо Всём (что вряд ли возможно даже
для очень развитой цивилизации), потенциальные рубежи свершений Разума останутся
принципиально неопределёнными. Пока не достигнуто идеальное Знание Обо Всём, можно надеяться выяснить лишь границы возможностей Разума в решении какой-то конкретной
задачи и при конкретном уровне знаний.
Можно провести аналогию с параллельными прямыми. На листе бумаги параллельные
прямые не пересекаются. Но вопрос, пересекаются ли они в бесконечности, не столь ясен и
не раз становился объектом исследований. Так и возможности Разума – в пределах годового
плана конкретного конструкторского бюро или академии наук они, несомненно, ограничены.
Но есть ли границы возможностей Разума в эволюционном развитии живой материи?
*
*
*
Вернёмся к вопросу о космических масштабах гипотетических действий наших „Отцов”.
Когда нужно оценить пределы возможностей Разума при решении конкретной задачи, следует выявить мешающие факторы, оценить их весомость, а затем искать благоприятные обстоятельства, способные помочь Разуму преодолеть или обойти помеху.
В проблеме сооружения гигантского космического корабля не видно факторов, принципиально препятствующих его постройке. В задаче переноса Луны из пояса астероидов к
Земле также не видно факторов, принципиально мешающих такому перемещению. Затруд-
4.5.11. О пределах возможностей Разума
73
нения можно увидеть лишь в огромных масштабах работ, неподъёмных для современной
земной цивилизации в пределах жизни одного поколения.
Значит, речь идёт не о выходе за рамки принципиальных возможностей разумных существ, а всего лишь о превышении технических и экономических возможностей нашей молодой цивилизации, далеко не сопоставимых с возможностями более развитых сообществ. А
различие между нашими и „их” возможностями может быть побольше, чем между кремневым ружьём и термоядерной бомбой со 100-мегатонным тротиловым эквивалентом.
4.5.12. Заключение
Идущий – прав.
На пик взошедший – прав.
И даже прав
сорвавшийся с вершины.
Не прав лишь тот,
кто, зная о вершинах,
Стоит и медлит у подножья скал.
(Неизвестный поэт)
Перед учёными стояла загадка – в чём главная особенность Жизни? Где именно пролегает граница между живой и неживой материей? Оказалось, Жизнь определяется информационным способом формирования сходных структур, неразрывно связанным с передачей потомкам информации молекулярного уровня. При чём, особой разновидности информации,
которая возникает только тогда, когда данные об объектах или их характеристиках кодируются, т.е. переводятся в обозначение по выбранным правилам, называемым кодом.
Ещё Ч. Дарвин удивлялся – почему эволюция движется прыжками, почему палеонтологическая летопись не содержит переходных форм? Какой механизм внезапно создаёт комплекс изменённых генов, приводящих к появлению в организмах новых, комплексных качеств, т.е. создаёт ароморфозы? Оказалось, разгадка в двухэтапности рождения таких новаций – первый длительный этап (естественный отбор мутаций) для палеонтологии незаметен,
потому что, как правило, касается рецессивных генов, которые, при наличии доминантных
генов, не проявляются в фенотипе. Зато в геологических отложениях хорошо заметен второй,
короткий этап – появление и размножение потомства первой родительской пары, имевшей
одинаковый ароморфозный комплекс генов, появление качественно отличающихся особей –
основы нового биологического вида.
Была загадка – почему биологическая эволюция прогрессивна, почему в ходе эволюции
появляются, как правило, всё более совершенные организмы, вплоть до человека? Разгадкой
оказалась органически присущая живой материи способность изменять в свою пользу вероятности событий, и, в том числе – изменять саму себя, изменять свойства потомков по сравнению с предками. Поэтому эволюция закономерно ведёт ко всё лучшему и всё более активному приспособлению организмов к окружающей среде, к усиливающемуся воздействию организмов на среду (вплоть до переделки среды) в полезном для себя направлении, т.е. к усилению тех свойств, что наиболее выражены именно в человеке.
Была загадка – каков механизм наследования анатомии, клеточной структуры организмов? А с ней – ещё вереница загадок из этой же области. Зачем эукариоты отделили гены от
клеточной протоплазмы мембраной, почему в их геноме расточительно повторяются одинаковые гены, а сверх того, около 95% ДНК вовсе не кодирует белки? Почему у них используются три разных типа РНК-полимераз? Почему выключены структурные гены всех клеток
жидкостей внутренней среды? Отчего возникают злокачественные опухоли? Что ограничивает срок жизни организма? И т.п. Ответ дал новый раздел биологии – стереогенетика, ос-
74
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
новы которой изложены во II части книги. Оказалось, организмы с клеточными ядрами (эукариоты) обладают специфичным, волновым механизмом управления генами. Этот механизм
с помощью законов оптики прочитывает данные о пространственном расположении генов в
ядре, и использует их при построении анатомии организма. Специфика оптического механизма активирования генов разъяснила множество непонятных ранее сторон построения и
жизни эукариот.
Загадка высокого уровня – физиология мышления. Современная наука не знает даже такого термина. Признаётся лишь физиология „высшей нервной деятельности”. Но если человек мыслит, то объяснить этот феномен обязана физиология мышления. Хотя материал соответствующего (III) раздела книги пропитан гипотезами и предположениями, говорящими о
подробно разработанной, но всё-таки гипотезе, нельзя отрицать, что в такой форме изложена
основополагающая концепция, от которой начинается отсчёт именно физиологии мышления – в будущем, вероятно, самого сложного из всех разделов науки. Продолжены работы предшественников, увидевших в мозге оптическую (голографическую) систему. Показана базовая математическая операция мышления – вычисление функций корреляции между
двумерными, топологически организованными информационными массивами (образами).
Изложены представления о выполнении этой операции с помощью прямого и обратного преобразований Фурье и управления адресацией в коре мозга по принципу фазированной антенной решётки. Прояснён ряд других загадочных сторон анатомии и физиологии мозга.
Волнующая проблема – возникновение жизни на Земле. Палеонтологическая летопись не
зафиксировала периода предбиологической эволюции и периода возникновения разных таксонов прокариот. Больше того, как давно утверждал В.И. Вернадский (1922), на шкале формирования осадочных пород (а жизнь могла отпечататься только в них) вообще нет отрезков
времени (даже самых древних!), где не было бы следов жизни!
Сюда же примкнули поразительные загадки биохимии. Земная жизнь выглядит не так,
как она должна была бы выглядеть, если бы автономно возникла на нашей планете и стала
результатом проходившей здесь же предбиологической эволюции. Не обнаружено следов
постепенного развития используемых биохимических принципов. Не встречаются другие
наборы аминокислот, другая хиральность молекул. Не обнаружено признаков других генетических алфавитов, примитивных и вообще других генетических кодов, другой „энергетической валюты” кроме АТФ. У древнейших клеток (археобактерий) используется точно тот же,
во всех подробностях, высокоразвитый (но далеко не лучший из возможных!) вариант биохимических констант, что и у человека. В довершение загадки, вопреки общности биохимических констант, невозможно даже гипотетически обрисовать общего предка разных таксонов прокариот (например, общего предка бактерий и сине-зелёных водорослей), построить
их общее филогенетическое древо. Всё это решительно противоречит предположению об автономном возникновении Жизни на Земле.
С началом биологической эволюции на Земле соседствует загадка возникновения на планете пригодных для Жизни условий. Ещё 3,9 млрд. лет назад минералы указывали на температуру атмосферы порядка 600–1000˚С, что делало существование живых клеток невозможным, а на отметке 3,8 млрд. лет назад – уже отмечается резко пониженная температура и регистрируется фотосинтез (по графитизированному углероду с необратимо изменённым соотношением изотопов 12С и 13С, а также по первым отложениям окислов трёхвалентного железа, указывающим на появление первых порций свободного кислорода). Наиболее вероятной
первопричиной такой цепочки изменений нужно считать быстрое ослабление сверхмощной
земной атмосферы и вызываемого ею „парникового эффекта” из-за нарушения симметрии и
устойчивости атмосферы в результате искусственного перемещения Луны (предположительно – из пояса астероидов) на орбиту земного спутника.
Объяснение может быть только одним – как уже писали ранее Ф. Крик и Л. Оргел [Crick,
Orgel, 1973], Жизнь была доставлена на Землю космическим кораблём. Добавим, что перед
этим на нашей планете в период между 3,9 и 3,8 млрд. лет назад были созданы необходимые
4.5.12. Заключение
75
для того условия. Вопрос же о первоначальном появлении Жизни во Вселенной оказался
очень сложным, связанным с возникновением исходного минимума информации для создания системы генетического кодирования. Ясно лишь, что независимое возникновение Жизни
– совсем не рядовое событие во Вселенной, а редчайший и пока непонятный феномен.
Зато распространение Жизни в пределах, например, галактики, с передачей её от одной
планетной системы к другой (прежде всего, во время пребывания звёзд в центральной области галактики, где плотность звёздного населения очень высока) – это явление вполне возможное и высоко вероятное. Поскольку сейчас Солнечная система, двигаясь по эллиптической орбите, ушла далеко от центра Галактики (находится приблизительно посредине между
центром и краем), расстояния между звёздами увеличились в нашем окружении более чем на
порядок, а между цивилизациями – и того более (цивилизации расходятся в разные ветви
спирали и на разные расстояния от центра). Отсюда становятся понятными неудачи поиска
иных цивилизаций, попыток радиоконтактов с ними.
Вывод о занесении Жизни на Землю извне не нравится учёным, жаждущим сразу раскрыть тайну первоначального возникновения Жизни. Оттого-то им больше по душе мысль о
независимом зарождении земной Жизни. По мнению же автора, лучше ответить на вопрос
частично, но в этой части правильно, чем ответить полностью … и полностью неверно.
(Тем более, что в последующих главах удалось найти объяснение и той части проблемы, которая казалась совершенно загадочной.)
Поскольку возраст Млечного Пути оценивается в 12–13 млрд лет, а возраст Вселенной,
начиная от Большого Взрыва, полагают равным 13–15 млрд. лет, то низкая вероятность автономного зарождения Жизни в Галактике вызвала сомнение в возрасте самой Вселенной. Замечен и ряд других трудностей в объяснении наблюдаемых фактов с позиций господствующей космологической концепции. Это стало причиной разработки автором гипотезы о вечном круговороте материи и энергии во Вселенной, которая может объяснить длинный ряд
непонятных ранее явлений, в том числе, отсутствие признаков приближения „тепловой смерти”. Указана наиболее вероятная природа антиэнтропийных процессов и вечного „холодильника”, обеспечивающих постоянное „энергоснабжение” Вселенной. Предложено новое объяснение красного смещения спектральных линий в излучениях далёких галактик, что, вероятно, устранит иллюзию ускоряющегося расширения Вселенной.
В новой модели вечной и бесконечной Вселенной изменяется ситуация с возникновением исходного минимума информации, генетического кода, а с ними – Жизни. Редчайшее
явление, крайне маловероятное в ограниченных интервалах пространства и времени
после Большого Взрыва, становится совершенно неизбежным при расширении интервалов до бесконечности. Вот он – ответ на сакраментальный вопрос о случайном возникновении исходного минимума информации!
Затронут и ряд других актуальных для науки проблем. В частности, проанализирован
феномен упорного возникновения в научной среде „дилетантов”, резко нарушающих узаконенные границы научных дисциплин, но как раз за счёт этого совершающих пионерские открытия, получающих феноменальные, принципиально ценные результаты.
Сделана попытка выявления границ возможностей Разума, выявления принципиальных
пределов творческих возможностей разумных существ. Попытка оказалась безуспешной –
можно предположить, что по причине отсутствия таких пределов.
Четвёртая часть книги, посвящённая наиболее сложным проблемам науки, отличается и
сугубой гипотетичностью. Это вообще присуще большинству работ по рассматриваемым
проблемам, что объясняется нехваткой фактических данных. Области науки, затронутые
четвёртой частью книги, живут гипотезами. Гипотеза Опарина о возникновении жизни, гипотезы Аррениуса, Крика и Оргела о панспермии, гипотеза Джорджа Дарвина об отрыве Луны от Земли в районе Тихого океана и т.д., и т.п. Это значит, что нехватка доказательств является общей бедой, общей специфической особенностью большинства работ в данных об-
76
ГИПОТЕЗЫ О ВСЕЛЕННОЙ
ластях знаний. В сфере рассматриваемых проблем редко удаётся прийти к уверенным, однозначным выводам.
В этих областях продвижение вперёд заключается в накоплении экспериментальных и
наблюдательных данных, но ещё более – в создании гипотез, всё точнее совпадающих с
собранными данными. Три главные гипотезы этой части книги – гипотеза об искусственном переносе Луны из глубин космоса к Земле, гипотеза Крика и Оргела о доставке
Жизни на Землю космическим кораблём и гипотеза о вечном круговороте видимой и невидимой материи – неизмеримо лучше согласуются со всеми имеющимися сведениями,
чем господствующие сегодня концепции.
*
*
*
Дорогой Читатель! Ты прочёл непростую книгу. Что самое важное хотелось бы вынести
в заключительные строки? Пожалуй, два пожелания, касающихся линии нашего поведения.
1. Мы догадываемся об истине. Мы почти стопроцентно уверены, что рядом существуют
Инженеры Космоса, внимательно следящие за эволюцией жизни на Земле. Но цивилизация,
основавшая, по всей видимости, наш мир, пока не считает нужным вступать в контакт с
нами. Их мотивы понятны. Нам нужно самим преодолеть рытвины и ухабы своего неповторимого пути развития и, главное, сохранить собственную уникальность. Только так наша цивилизация может оправдать надежды „Отцов”, приобрести цену во Вселенной, приобрести
мудрость и истинное могущество. Помощь извне вряд ли обернулась бы во благо. Скорее,
наоборот. Примем же эти правила игры! Действительно, разумнее настраивать себя не на
иждивенчество, не на обезъяничанье, а на самостоятельность и ответственность цивилизации. Не следует слишком акцентировать внимание на поисках контактов с иным Разумом.
Правильнее вести себя так, словно мы даже не подозреваем о его близком присутствии.
2. С другой стороны, человечество не оглохло и не ослепло. Нельзя закрывать глаза, не
сопоставлять своё поведение с шагами более опытной цивилизации, не делать выводов. А
вывод таков. Главная ценность – это биологическое и, особенно, человеческое многообразие жизни. Его нужно всеми силами беречь и приумножать. Мы ещё очень далеки от
выполнения данного принципа и преступно нарушаем его. Нужно помнить, что наша ценность в просторах Вселенной – именно в индивидуальных чертах нашей цивилизации, в многообразии уникальных проявлений жизни на нашей планете.
Мы видим, как по ходу развития перемещался центр тяжести эволюционных изменений
– с эволюции молекул к совершенствованию клетки, многоклеточных организмов, мозга, отношений в обществе, в ноосфере и т.д. Высшие стадии эволюции – это совершенствование
морали разумных существ, переход от хаотичных форм распространения живой материи к
продуманным и гуманным формам, не мешающим, а помогающим сосуществовать разным
проявлениям Разума, многим народам, различным биологическим видам. Высшие ступени
эволюции – это сотрудничество цивилизаций в сохранении и приумножении богатств Жизни, вопреки врождённому себялюбию и противодействию недружественного Космоса.
Живая материя сформировала Разум как свой главный инструмент созидания и главное
средство защиты. Разумные участники эстафеты Жизни должны чувствовать свою особую
ответственность, должны видеть в цивилизациях звенья вселенской защитной кольчуги,
охраняющей богатства Жизни. Будем же достойны почётного звания носителей Разума!
Хотя Жизнь получена Землёй миллиарды лет назад, к стадии цивилизации она подошла
недавно. Земная цивилизация – ещё младенец. На фоне других, развитых сообществ, даже
самый мудрый, убелённый сединами житель Земли – не более чем грудной ребёнок. Отсюда
– наша нерасчётливость, небрежное отношение к Природе и друг к другу, неумение решать
общие задачи. Отсюда наша детская драчливость и жестокость. С возрастом это пройдёт, а
история наших тысячелетий, история противоборств, лишений, поисков и неминуемых ошибок сохранится в более полной Истории как заслуживающий уважения период мальчишеской романтики, отваги, сильных чувств и большого мужества.
4.5.12. Заключение
77
Одесса, декабрь 2003
Общее оглавление