Глеб Анфилов - Бегство от удивлений

• Название: Бегство от удивлений
• Автор: Глеб Анфилов
• Издательство: "Детская литература"
• Жанр: Физика
• Год: 1974

Книга рассказывает о рождении и развитии механики как науки, искавшей и ищущей ответы на самые простые и глубокие вопросы об устройстве природы.

---

На бумаге сперва все выглядело благополучно. Но подробный разбор гипотезы внес сомнения. В описанной картине «вселенской кухни» не вышло современного соотношения элементов. Даже основных. Избыток изначальных нейтронов и нехватка новорожденных протонов привели бы к острому недостатку в мировой материи водорода (ведь атомные ядра водорода — это просто протоны, которые, по Гамову, отсутствовали в первичной материи). Гелия же, наоборот, должно было «свариться» больше, чем есть на самом деле (потому что мириады нераспавшихся нейтронов жадно соединялись бы с только что возникшими протонами). А из гелия водород самопроизвольно выделиться не мог — по той же примерно причине, по которой из золы не может само собой воскреснуть березовое полено.

К тому же гамовский мир в «только что приготовленном виде» был очень горячим. Температура там достигала миллиарда градусов. Гигантская энергия в виде света, гамма- и рентгеновых лучей обязана была затопить новорожденное пространство лучистыми потоками. А потому и сегодня в космосе должно присутствовать много света — гораздо больше, чем, казалось бы, есть на самом деле.

Эти соображения заставили ученых усомниться в идее Гамова. Были выдвинуты другие гипотезы. В частности, наш академик Я. Б. Зельдович опубликовал вариант «холодного» формирования вещества. У Зельдовича в качестве сырья вместо света и нейтронов предлагались протоны, электроны и нейтрино, а нейтроны возникали в начале расширения из-за «уменьшения тесноты». Когда стало посвободнее, электроны «впрыгнули» в протоны (куда прежде, пока было «тесно», их «не пускали» нейтрино). Вот и получились нейтроны.

Против этого варианта трудно было спорить, тем более что он дал более точное соблюдение процентного состава синтезировавшихся элементов.

И все же идея «горячего мира» сейчас признается более правдоподобной. Дело решилось совсем недавно — после открытия уже упоминавшегося «фотонного фона», или, иначе, «реликтового света» (какой, кстати, красивый термин!). Именно он, то есть вездесущие кванты сантиметровых радиоволн, разгуливающие по нашей Вселенной, и являет собой реликт, остаток, ослабленный след грандиозной лучистой вспышки первичного мирового взрыва.

За миллиарды лет очень энергичные кванты потеряли энергию и частоту — ведь они много раз поглощались и излучались, место их рождения стремительно удалялось от всех точек нашего «взрывающегося» мира. Вместе с частотой благодаря расширению Мегамира уменьшилась и плотность излучения первичной вспышки. Значит, снизилась его температура. Сейчас в расширившейся Метагалактике от былого миллиарда градусов осталось всего около трех (выше абсолютного нуля).

Поразительнейший факт! Сегодня мы «принимаем по радио» первовспышку своего мира! Фигурально выражаясь, чувствуем отблеск совсем юной Метагалактики, находившейся в «младенческом» возрасте — вскоре после ее бурного рождения! Правда, это «вскоре» составляет сотни тысячелетий — лишь через такой срок взорвавшийся бурлящий мир обрел прозрачность.

Для полной реабилитации гипотезы «горячего взрыва» надо, правда, исправить гамовскую ошибку в оценке процентного состава синтезировавшихся атомов. Но это, как считают, дело поправимое. Возможно, в первичной «взрывчатке», кроме нейтронов и света, были и какие-то другие частицы, что несколько изменило программу синтеза вещества. А может быть, астрономы, пристальнее изучив мировую материю, найдут-таки в ней невидимый сейчас, как-то «спрятавшийся» гелий. Подобное отнюдь не исключено — ведь очень долго и весьма успешно «прятался» от проницательного взгляда ученых тот же реликтовый свет.

Во всяком случае, главное теперь общепризнано: наш мир некогда взорвался как бомба, это был «горячий, горячий, горячий мир». Потом он расширялся и остывал.

Прогноз на будущее

Подавляющее большинство новичков, усвоив вышеизложенное, незамедлительно стреляют залпом вопросов. Первый из них всегда такой:

— Что ждет нашу Вселенную в будущем?

Прогнозы составлены.

Если мир незамкнут, он будет вечно расширяться, только и всего.

Если мир замкнут, через многие миллиарды лет его расширение сменится сжатием. Галактики двинутся навстречу друг к другу, кривизна моллюска отсчета станет расти. Вероятнее всего, сжатие продлится до какого-то предела, до не очень тесного сближения галактик, а потом снова начнется расширение. (Этот вариант исследован в работах наших ученых Е. М. Лифшица, И. М. Халатникова, В. В. Судакова.)

Менее достоверен другой вариант, согласно которому начавшееся сжатие не остановится, пока не стянет Мегамир опять в точку. Как свидетельствует расчет, такое может случиться, лишь если мир обладает идеальной сферической симметрией. Это условие едва ли отвечает реальности. Все же некоторые ученые допускают впереди катастрофическое «захлопывание» мира.

Разумеется, столь бурный эпизод в истории мироздания не будет означать «конца света». Совершится лишь переход материи в иное состояние.

Более того, сохраняя верность оптимизму, можно, я думаю, не опасаться за судьбы разумных существ, которые доживут до тех далеких пор и овладеют высшим знанием и могуществом. Какие-нибудь высокоразвитые цивилизации будущего сумеют, быть может, предотвратить надвигающееся «миротрясение» — хотя бы тем, что заранее нарушат симметрию сжимающейся Метагалактики (вот вам идея для умопомрачительного ультрафантастического романа).

Последний абзац уместен, конечно, лишь в сугубо несерьезной книжке — такой, как эта. Однако мне вспоминается кулуарный разговор двух молодых и темпераментных ученых между заседаниями одной космологической конференции. Оба выражали недовольство тем, что в нынешних гипотезах игнорируется роль возможного разумного вмешательства в судьбу Вселенной... Разумеется, вполне материального вмешательства, отнюдь не мистического.

До прошлого

Остается еще один существенный вопрос, обычно задаваемый начинающими любителями космологии:

— А что было за секунду до первичного мирового взрыва? За год? За сто миллиардов лет?

До взрыва было, вероятно, очередное сжатие, до него — расширение, еще раньше, быть может, — опять- таки взрыв и т. д. Такой ответ допустим. Но в нем молчаливо признается возможность отсчета времени в какой-то внешней, не принадлежащей нашему миру, системе отсчета.

«Не выходя» же из нашей Метагалактики, подобный отсчет выполнить, строго говоря, невозможно.

Согласно решению Фридмана, время до начала расширения мира находилось, если воспользоваться терминами алгебры, под квадратным корнем и имело отрицательный знак. Оно было мнимым. Другими словами, его физически не существовало. Во всяком случае, в том понимании, которое использует наша физика.

Тут нет никакой мистики, никакой непознаваемости. Структура общей теории относительности такова, что ей доступны причинные связи только той формы физической

природы, какая есть. Пока мир хотя бы похож на современный, теория действует и может сказать очень многое. Но в качественно ином мире (а таким и было, конечно, это самое «прамироздание») действовали другие причинно-следственные связи, недоступные теории Эйнштейна, как и всей физике, привычной нам и выведенной из доступных нам явлений.

Ну, а откуда-то извне, из иного пространственно-временного мира, подобно нашему (и, разумеется, вполне материального), отсчитывать в том времени наши события, конечно, не возбраняется. Теоретически это можем делать и мы.

Вечности и бесконечности

Пожалуй, надо отдельно сказать о старой-престарой проблеме, поныне волнующей любознательных людей. О философской вечности и бесконечности природы. Иногда на эту тему случались бурные споры. Философы и физики говорили как бы на разных языках. Иные философы наотрез отказывались признать физические идеи о возможной конечности и невечности мира. Ссылаясь на авторитеты, приводя множество цитат, они безапелляционно объявляли физиков идеалистами: ведь невечность мира наводила мысль о «творце».

Физики, в свою очередь, ругали философов догматиками, ссылались на свою науку, призывали поглубже заняться космологией. Что касается идеализма, то он, как напоминали физики, пристегивался в свое время и к бесконечной Вселенной. Тот же Ньютон хотел отождествить божество с абсолютным пространством и математическим временем.

Но сейчас страсти, кажется, поутихли. Большинство философов-материалистов сумели понять физиков, большинство физиков согласились с вдумчивыми философами.

Стало ясно, что физики, постигая структуру и историю мира, оперировали сугубо физическим пониманием пространства и времени, неразрывно связанным с системами отсчета механического движения. Потому-то выводы физиков относились лишь к одной «комнате» Вселенной — Метагалактике. А она, как выяснилось, вправе быть и конечной и бесконечной, в зависимости от средней плотности вещества.