Александр Волков - 100 великих загадок астрономии
Если бы слабое взаимодействие было несколько сильнее или слабее, то почти весь водород вскоре после Большого взрыва превратился бы в гелий, перестали взрываться сверхновые звезды, а ведь благодаря этим взрывам происходит синтез тяжелых элементов – основного сырья для новых звезд и планет.
Если бы электромагнитное взаимодействие, удерживающее, в частности, электроны возле атомных ядер, было в десятки раз сильнее, то атомы утратили бы стабильность, перестали существовать макроскопические тела, а химические реакции, обуславливающие зарождение жизни земного типа и ее эволюцию, протекали слишком медленно.
Если бы сила гравитации была несколько сильнее или слабее, то Вселенная давно бы пережила коллапс или настолько быстро расширилась, что такие звезды, как Солнце, просто не успели бы зародиться или срок их жизни не превысил бы миллиона лет.
Все чаще слышатся разговоры об «антропном принципе», о том, что мир устроен так, чтобы здесь мог жить человек. Если бы не было этой изначальной мировой гармонии, то Вселенная была бы «безвидна и пуста». Ученые не хотят верить в странное совпадение, в «ее величество Случайность», а потому ищут разгадку чуда. Чем объяснить согласие «космического оркестра»? У всякой случайности должна быть подоплека! Есть разные объяснения точной настройке «вселенского механизма».
Теория «мировой формулы». Все предопределено некой фундаментальной теорией – «формулой мироздания», обуславливающей все и вся. Мир – лишь форма проявления той изначальной сущности, что диктует константам их значения.
Теория «мирового ансамбля». Есть множество параллельных Вселенных, имеющих свои специфические параметры. Среди них – наша, чего доброго, единственная, где могла зародиться жизнь. «В физике допустимо, например, существование Вселенных, которые расширяются в любом направлении с разной скоростью или вращаются и ведут себя хаотично. Наша Вселенная, к счастью, довольно проста, – пишет Джон Бэрроу, профессор Кембриджского университета и автор книги «1 × 1 мироздания». – Она расширяется во все стороны с одной и той же скоростью».
Теория «Творца». Образ нашего мироздания предначертан свыше – Природой или некой сознательной силой, диктующей миру его свойства.
В каком-то роде эти объяснения даже не противоречат друг другу. Например, может существовать множество Вселенных, обладающих самыми разными свойствами, причем все их создал Бог, что, впрочем, не в силах доказать ни современные ученые, ни, может быть, и Он сам – что ж, на все воля и неволя Господня!
Однако на проблему можно взглянуть и с другой стороны. Что если мы живем в одном из множества миров – в лучшем из лучших/худших, которые все возникали совершенно случайно? Быть может, Природа необычайно расточительна в своих свершениях и наряду с нашим мирозданием породила мириаду миров, устроенных по другим принципам? И что если наша Вселенная приспособлена для жизни лишь потому, что наряду с ней есть бессчетное число миров, где не найти и следа человека, где он просто не мог появиться?
Гипотеза «параллельных Вселенных» – «Мультивселенной» – заставляет нас по-новому взглянуть на поразительно точное соответствие физических констант. Это чудо точности объяснимо лишь нашим положением наблюдателей. Находясь в том мироздании, где жизнь возможна, мы видим и впрямь, что она возможна, что этому благоволят законы физики – законы, действующие только в том «подлунном мире», где мы родились. Точно так же, если мы внезапно перенеслись хотя бы на Меркурий или Плутон, у нас вряд ли возникло бы желание говорить об «антропном принципе» – о «лучшем из миров». Лишь Земля точнехонько затесалась в ту область, где только и возможна жизнь. Природа сотворила бесчисленное множество «декораций», но наша жизненная драма будет сыграна на одних-единственных подмостках – там, где мы имели счастье родиться.
Теория «параллельных Вселенных» решительно порывает с представлением о нашем особом положении в этом мире. Когда-то Коперник дерзко заявил, что Земля – не «пуп мироздания». Времена меняются, и теперь весь наш космос – лишь бледная тень в бесконечном хороводе других миров.
Разумеется, эта теория диаметрально противоположна взглядам на Вселенную как место, исключительно приспособленное для жизни человека. И, наоборот, вера в «антропный принцип» выводит нас из многоликого морока миров и оставляет один на один с их Творцом, ведь этот принцип можно трактовать как новое слово в традиционном богословии, подправленном в соответствии с реалиями науки.
«Антропный принцип» выводит нас из многоликого морока миров и оставляет один на один с их Творцом
«Так неужели Бог за миллиарды лет до Эйнштейна занимался тем, что самолично выводил сложнейшие формулы современной физики, чтобы описать образ мира?» – иронично ответствуют ученые, которым ближе теория «параллельных Вселенных». И с долей некоторого прагматизма добавляют, что, будь Бог и впрямь Зиждителем нашего мира, он явно просчитался, допустив нецелевое расходование средств. Все эти бессчетные галактики были, пожалуй, «материей, выброшенной на космический ветер». Нам на Земле отлично жилось бы и без них. Наша Вселенная устроена гораздо сложнее, чем того требует зарождение жизни. Если вероятность появления Солнечной системы, а значит, и жизни в ней, составляет 1: 101058 (один к десяти в степени десять в пятьдесят восьмой степени), как подсчитал Роджер Пенроуз, то вероятность появления нашей Вселенной гораздо ниже и равна 1: 1010123 (один к десяти в степени десять в сто двадцать третьей степени). Но если бы даже удалось убедиться в том, что мы и впрямь живем во Вселенной, выстроенной по определенному проекту, то это все же не стало бы доказательством бытия Божьего. Ведь наш Универсум мог быть результатом грандиозного эксперимента, проводимого за его пределами, ну а мы – подопытным материалом, способным к саморазвитию. Разумеется, подобная гипотеза напоминает скорее эпизод научно-фантастического фильма. Для чего космическим инженерам множить миры? Ради любопытства? Ради желания сеять разумную жизнь? И как они провернули это дельце, дав толчок развитию жизни на миллиарды лет вперед? Тут умолкают и энтузиасты…
Странности космической инфляции
С начала 1980-х годов в теоретической космологии бурные споры вызывала гипотеза, которую предложил американский физик Алан Гут. Стремясь объяснить, как из «Ничто» произошло «Нечто», он сформулировал новую теорию рождения Вселенной. По его предположению, Вселенная сразу после Большого взрыва была заполнена ложным вакуумом. Для этой формы материи характерно большое отрицательное давление. Вызываемая им отталкивающая гравитация привела к очень быстрому, ускоряющемуся – астрофизики говорят «экспоненциальному» – расширению космического пространства. По различным оценкам, эпоха его расширения наступила через 10—43—10—35 секунды после Большого взрыва и завершилась уже через 10—33–10—30 секунды после «начала всех времен».
Ложный вакуум обладает очень высокой энергией, а потому в стремительно разраставшейся Вселенной скопилось неимоверное количество энергии. Когда процесс расширения прекратился, она высвободилась. По закону эквивалентности массы и энергии (помните знаменитую формулу Эйнштейна: E = mc2) последняя превратилась в вещество. Это превращение происходило по принципам квантовой физики, а они предполагают некоторую неопределенность, что и привело к флуктуациям энергии – и значит, массы – в различных уголках Вселенной. Там, где плотность оказывалась выше средней, под действием гравитации собиралось все больше вещества. Возникали скопления газа, из которых потом вырастали галактики.
Американский физик Алан Гут
Скорость расширения Вселенной превышала скорость света. Этот факт не противоречит теории относительности, поскольку речь идет вовсе не о том, что какой-то объект движется вопреки законам Эйнштейна, а о том, что само пространство расширяется в подобном темпе. Гут назвал этот феномен «космической инфляцией» (от лат. inflatio, «вздутие»). За кратчайший миг размеры Вселенной, как показывают расчеты, увеличились в 1030—1050 раз. По окончании этой эпохи, длившейся долю секунды, эволюция Вселенной описывается уже уравнениями А.А. Фридмана в рамках стандартной модели Большого взрыва.
Теория инфляции естественным образом объясняет особенности начального состояния Вселенной, которые прежде казались такими загадочными. Вот некоторые ее следствия.
Например, одна лишь видимая нами часть мироздания содержит около 1090 частиц. И только гипотеза инфляции может объяснить, почему за неполных 14 миллиардов лет Вселенная достигла таких гигантских размеров. Ее быстрое расширение сопровождалось столь же стремительным делением частиц.
Мы обнаруживаем во Вселенной одни и те же структуры. В рамках стандартной модели Большого взрыва нельзя объяснить наблюдаемую однородность мироздания. Если же предположить, что в течение какого-то времени Вселенная расширялась со сверхсветовой скоростью, становится понятно, что до начала эпохи инфляции эти неимоверно удаленные теперь области находились рядом и могли взаимодействовать друг с другом, что и объясняет их однородность.
