Современная научная картина мира - Клягин Николай (читать книги онлайн бесплатно полностью без сокращений .TXT) 📗
Конечно, всякому пытливому уму мало знать сухие цифры, характеризующие объект, породивший Вселенную. Как же выглядела сингулярность? Ответ на этот вопрос дать крайне трудно. Не имея биографии во времени (поскольку оно стояло), сингулярность провела свой моментальный век, чуть обозначившись. Со стереометрической точки зрения ее форма едва ли могла развиться дальше элементарной точки, о которой нечего сказать. Кроме того, она была невидима – это совершенно несомненно, и вот почему.
Сингулярность напоминала «черную дыру», звезду, провалившуюся внутрь себя за гравитационный радиус, чрезвычайно уплотнившуюся и не выпускающую из себя даже света (что делает ее невидимой). Эти вероятные черты сингулярности привели к идее так называемой пространственно-временной пены [405; 140; 373, с. 47], согласно которой мироздание представляет собой скопище «черных дыр», то вспухающих, как наша Вселенная в прошлом, то опадающих, как она же в будущем. Недостаток этой идеи состоит в том, что она полагает для необозримого мироздания частные особенности нашего мира, что не выдерживает критики. Не исключено, что ближайшие к нашей Вселенной области Мироздания и впрямь наполнены «пространственно-временной пеной», однако остается вопрос: что находится за ее пределами? Подобная философская сторона проблемы выходит за рамки физики, но не является неразрешимой (см. разд. 1.7).
Самая поразительная особенность сингулярности заключалась не в ее физических параметрах, которые вполне осознаваемы. Труднее вообразить себе акаузальность (независимость от причинности), несомненно присущую сингулярности. Поскольку время для сингулярности стояло, события не происходили, а наши физические законы не выполнялись, то и не было никаких условий для действия закона причинности. Для его осуществления требуются течение событий и принципы сохранения. В сингулярности последние господствовали, однако первое отсутствовало. Здесь сразу же возникает новый парадокс. Господство принципов сохранения не должно было допустить распада сингулярности по соображениям каузальности (причинности). Однако парадокс состоял в том, что в сингулярности причинно-следственный закон не действовал, и потому она беспрепятственно распалась.
Может показаться, что рассуждения о причинности лишь запутывают проблему происхождения сингулярности вместо того, чтобы ее прояснить. Однако далее (см. разд. 1.7) мы увидим, что все обстоит как раз наоборот, хотя отнюдь и не просто.
1.4. Энтропия
Сингулярность являлась предельно упорядоченным объектом. Данное утверждение требует отдельного комментария. Упорядоченность – это повторяемость в состоянии объектов (в их размещении, динамике, симметрии и т. д.). Иными словами, упорядоченность предполагает множественность объектов. Сингулярность же (от лат. singularis – «одиночный») по самому своему понятию мыслится как «единичный» объект. В данном конкретном случае о его упорядоченности приходится говорить на том основании, что сингулярность послужила архетипом (образцом) для сонма суперструн, образующих Вселенную. В них она повторяется. Во всяком случае, о беспорядочности сингулярности вообще не приходится говорить.
Следовательно, распавшись и превратившись в расширяющуюся Вселенную, предельно упорядоченная сингулярность перешла в менее упорядоченное состояние. Отсюда следует, что ее энтропия (проще говоря, хаотичность) как замкнутой системы возросла. Это стало исходным воплощением Второго начала термодинамики в нашей Вселенной, которое означает [15], что всякая энергия в природе стремится перейти из более организованного состояния в менее организованное (тепловое, хаотичное) и что энтропия любой замкнутой системы со временем увеличивается (вернее, не убывает).
Вселенная представляется замкнутой системой (см. разд. 1.2). Разойдясь на бульон из суперструн, былая сингулярность избавилась от своей сверхплотности и от соответствующих ей релятивистских ограничений на течение событий и времени. Вселенная зажила во времени, которое применительно к столь высокому уровню явлений определяется как мера энтропии; ср. [146, с 211; 263]. Данная дефиниция согласуется с предшествующей (время – дистанция между событиями; см. разд. 1.1), поскольку вселенское время разворачивалось по мере расширения Вселенной и роста в ней общей энтропии. Однако расширение Вселенной – это и есть расширение дистанции между вселенскими событиями, в соответствии с чем расширялись и масштабы времени – в полном согласии с дефиницией для квантового мира (см. разд. 1.1), где сжатие суперструн от больших скоростей сопровождается сокращением амплитуд их колебаний и приличествующим сокращением масштабов времени, т. е. его торможением. Проще говоря, элементарная частица сокращается – время тормозится, Вселенная расширяется – время ускоряется. Мы видим согласованную картину на уровнях микро– и макромира.
Таким образом, сразу после Большого Взрыва в младенческой Вселенной самопроизвольно зародилось одно из двух условий действия причинно-следственного закона: течение событий во времени.
1.5. Закон сохранения
Элементарные частицы (суперточки-суперструны), возникшие как копии точечной сингулярности, до сих пор пребывают в движении с релятивистскими скоростями. Это означает, что собственное время для каждой из них стоит (см. разд. 1.1). По этой причине суперструны сохраняют характерные энергии, массы покоя, барионные числа (это указание на принадлежность или непринадлежность частицы к миру кварков-барионов), электрические и цветовые заряды (последние позволяют кваркам избегать квантовых ограничений на кучность), спины (собственные угловые моменты количества движения) и другие фундаментальные качества. Следует иметь в виду, что при этом речь не идет о неотторжимости свойства от частицы, а о неуничтожимости свойства при обмене им частицами, что объясняется их релятивистским сном во времени.
В итоге мы приходим к существенному выводу, что законы сохранения действуют во Вселенной не по метафизическим (трансцендентным, потусторонним), а по физическим причинам: в силу того, что фундаментальные кирпичики мира, снующие по Вселенной с релятивистскими скоростями, попросту заморожены во времени и сохраняют свои качества потому, что вообще не меняются, пока не испытают воздействие извне. Более крупные материальные объекты (атомы, молекулы, физические тела) перенимают начала сохранения из микромира.
Здесь мы находим второе условие действия причинно-следственного закона, нуждающегося, помимо течения событий во времени, в законах сохранения на всех уровнях бытия.
1.6. Причинно-следственный закон
В первые мгновения жизни Вселенной сочетание законов сохранения с энтропийным течением событий ввело в наш мир каузальность. На ее крыльях по Вселенной заскользили многочисленные законы «второго эшелона», число которых велико, но не бесконечно. Вселенная вообще ограничена: число барионов (стабильных протонов) в ней исчерпывается 1078 [34, с. 61]. Ранняя Вселенная породила всего 4 или 5 базовых физических взаимодействий: гравитационное, сильное, электромагнитное, слабое и милли-слабое-сверхслабое (аксионы; см. разд. 1.1). Становление этих сил заняло первую секунду жизни Вселенной. Подобная скудость удивляет, поскольку степени свободы суперструн могли бы создать и более широкий спектр сил.
Запрет на их разнообразие был наложен крепнущим причинно-следственным законом, который благоприятствовал повторяемости явлений и сущностей и противодействовал их новациям. Устойчиво повторяющиеся связи явлений заблокировали расширение списка физических взаимодействий сверх 4 или 5 сил, успевших «пробиться» в первую секунду бытия. То же обстоятельство объясняет однообразную природу существующих физических взаимодействий, которые ограничиваются притяжением-отталкиванием и передачей фиксированного набора свойств, подчиняющихся законам сохранения (см. разд. 1.5). Добавим, что в первые 10–43 с жизни Вселенной все силы были неразличимы в рамках Великого Объединения, т. е. исходное разнообразие мира выглядело совсем скромно. Мы видим, что относительная бедность и значительное однообразие физического бытия не являются какой-то случайностью природы – напротив, эти универсальные особенности кропотливо «выкованы» причинно-следственным законом на заре нашего мира.
