Уставы небес, 16 глав о науке и вере - Ирхин Валентин Юрьевич (читать полные книги онлайн бесплатно .TXT) 📗
Что за смех, что за радость, когда весь мир горит? Покрытые тьмой, почему вы не ищете света? (Дхаммапада, Глава о старости, 146)
Аллах сжимает и щедро дает и к Нему вы будете возвращены (Коран 2:245).
Когда наступит великая смерть, осуществится великая жизнь (дзен).
Кто говорит, что... начало тождественно концу, а конец есть мера начала, - да будет анафема (V Вселенский Собор, 553 г.).
Вопрос о механизмах эволюционного развития является одним из самых сложных (и, пожалуй, одним из наиболее важных) в современной науке. Последняя исходит из признания факта появления все более и более сложных структур во Вселенной с течением времени: от однородной горячей водородно-гелиевой плазмы к галактикам, звездам и планетам; от неживой материи к живым организмам, и, наконец, от "примитивной" психики животных к разуму. Надо, однако, подчеркнуть, что только первый из отмеченных здесь "скачков" в эволюции материи действительно достаточно хорошо изучен естественнонаучными методами (см., напр., книгу Я.Б. Зельдовича и И.Д. Новикова "Строение и эволюция Вселенной").
Решение Фридмана (см. раздел 15.1), в зависимости от плотности вещества во Вселенной, дает три варианта эволюции - бесконечное расширение (пространство искривлено как поверхность седла и бесконечно; дальнейшая эволюция такой Вселенной, напоминающая тепловую, точнее, "холодную" смерть, обсуждается в работе Ф.Дайсона "Время без конца: физика и биология в открытой Вселенной", впрочем достаточно оптимистичной), расширение с последующим сжатием и сгоранием (пространство конечно и замкнуто, время отрезок, имеющий начало и конец, что соответствует восточной концепции циклов), и "промежуточный" вариант, когда пространство евклидово (плоское). Вопрос о выборе модели зависит от распределения вещества во Вселенной здесь многое определяется количеством "темной" материи, обнаруживаемой в астрономических наблюдениях по косвенным данным; физическая природа ее в настоящее время неясна. По-видимому, плотность вещества в целом близка к критической, и скорость расширения мала: при слишком быстрой эволюции Вселенной просто не хватило бы времени для формирования галактик, звезд и планет. По словам С. Хокинга,
... Уменьшение скорости расширения на одну единицу в 10[12] в тот момент, когда температура Вселенной была 10[10] К, привело бы к тому, что вселенная бы снова начал сжиматься, когда ее радиус составлял бы только 1/300 нынешнего значения, а температура была бы только 10000[0]К.
Согласно последним данным, наиболее вероятен сценарий с бесконечным расширением Вселенной (см., напр., А. Волков, Впишите в хронологию слово "вечность", Знание-сила, 2000, N1, с.36); при этом в определенном смысле возрождается концепция космологической постоянной Эйнштейна (раздел 15.1). В то же время Вселенная не отождествляется с ее наблюдаемой частью (для которой используется термин Метагалактика) и допускается возможность разных условий в разных метагалактиках.
В настоящее время представляется более правдоподобным, что Вселенная в целом будет существовать вечно, нескончаемо порождая новые и новые экспоненциально большие области, в которых законы низкоэнергетического взаимодейcтвия элементарных частиц и даже эффективная размерность пространства-времени могут быть различны. Мы не знаем, может ли жизнь неограниченно долго развиваться в каждой отдельной такой области, но мы знаем наверняка, что жизнь снова и снова будет зарождаться в разных областях Вселенной во всех своих возможных видах... Действие все еще продолжается и, скорее всего, оно будет продолжаться вечно. В разных частях Вселенной разные зрители наблюдают его бесконечные вариации (А.Д. Линде, Физика элементарных частиц и инфляционная космология, с. 262).
В "синергетическом" подходе Пригожина (см. ниже) слабо связанные части Вселенной (миры) могут обладать разным временем и находиться на разных стадиях эволюции.
Теперь уместно перейти к подробному обсуждению важного мировоззренческого обобщения современной науки, которое получило название антропный принцип. По формулировке американского физика Дж. Уилера, "не только человек приспособлен к Вселенной, но и Вселенная приспособлена к человеку". В частности, масса нейтрона чуть больше, чем сумма масс протона и электрона, и поэтому в обычных условиях атом водорода стабилен (соответствует минимуму энергии), а нейтрон - нет. Если бы соотношение масс было бы обратным (что не противоречит никаким из известных в настоящее время фундаментальным физическим законам), Вселенная состояла бы главным образом из нейтронов, и ни химия, ни биология в известных нам формах не существовали бы. Ниже мы приведем и другие примеры, которые свидетельствуют, что структура Вселенной весьма чувствительна к значениям фундаментальных констант, причем их заметное изменение делает существование человека невозможным. Как отмечалось в главе 11, в свете антропного принципа можно объяснить даже факт трехмерности пространства.
Для человека, верящего в Божественный промысел, антропный принцип выглядит очень естественно. Как обсуждалось в главе 12, современная наука, начиная с Дарвина старающаяся объяснять целесообразность в природе случайным перебором возможностей, выдвинула концепцию множественного рождения вселенных (точнее, метагалактик), лишь незначительная часть которых имеет условия, благоприятные для разумной жизни. По формулировке российского космолога А. Зельманова, "мы являемся свидетелями процессов определенного типа, потому что процессы другого типа протекают без свидетелей". Впрочем, и здесь возникают ассоциации не столько с позитивистской "дарвиновской" наукой, сколько с каббалистическими "искрами" и с "сосудами стеклянными и глиняными" (см. главу 14).
Ключевую роль в эволюции Вселенной после отделения вещества от излучения (гл.14) играет известное в классической механике явление гравитационной неустойчивости. Грубо говоря, так как гравитация - это всегда притяжение, случайное возрастание плотности вещества в какой-то области пространства неизбежно приведет, за счет гравитационных сил, к дальнейшему возрастанию плотности и к расслоению первоначально однородного распределения вещества. Таким образом, возникают скопления галактик, затем галактики, и, наконец, звезды. В конечном счете, именно за счет гравитационной энергии внутренности протозвезд разогреваются до температур, когда становятся возможными термоядерные реакции и начинается химическая эволюция Вселенной приготовление тяжелых элементов.
Вначале звезды представляют собой водородно-гелиевые шары, сжавшиеся и разогревшиеся до такой степени, что в их центральной области начинаются термоядерные реакции, то есть процессы слияния легких ядер в более тяжелые с выделением большого количества энергии. Единственным типом таких реакций в звездах первого поколения является так называемый "протонный цикл", в результате которого из четырех протонов (ядер водорода) синтезируется одна альфа-частица (ядро гелия). Когда весь водород "сгорает", звезда превращается в красный гигант. В дальнейшем начинается реакция слияния трех ядер гелия в ядро углерода и цепочка сложных реакций синтеза, в процессе которых возникают самые стабильные ядра - ядра железа (см. Нобелевскую лекцию Фаулера в списке литературы). При определенных условиях звезда заканчивает свое существование в виде вспышки Сверхновой, в результате которой синтезируются элементы тяжелее железа (вплоть до трансурановых), и все "наработанные" в процессе эволюции элементы рассеиваются в космическое пространство. Соответственно звезды следующего поколения наряду с водородом и гелием содержат в небольшом количестве и более тяжелые элементы. Те элементы, из которых состоят планеты земного типа, а также те, которые образуют химическую основу жизни, формируются в процессе звездной эволюции. При этом ключевой является реакция слияния трех ядер гелия в ядро углерода (по ряду причин слияние двух ядер гелия не приводит к появлению устойчивых ядер). Вероятность таких процессов столкновения трех частиц, вообще говоря, мала. Ф. Хойл и Э. Солпитер показали, что углерод синтезируется в звездах в заметных количествах только благодаря "случайному" обстоятельству (антропный принцип!): из-за особенности энергетической структуры ядра углерода этот процесс носит резонансный характер. Если бы значения фундаментальных физических констант существенно отличались от реализующихся в нашей Вселенной, вероятность синтеза углерода и более тяжелых элементов была бы намного меньше и Вселенная состояла бы почти из чистой водородно-гелиевой смеси. В такой Вселенной жизнь в ее земных формах была бы безусловно исключена.
