Карта сайта Сделать стартовой Добавить в избранное

Главная страница
Карта сайта
Введение
Что вы найдете и не найдете на этом сайте













Словарь
Мифологический словарь
Картины известных художников на религиозные темы
Календарь религиозных праздников

Список литературы
Полезные ссылки
Обратная связь

 

Версия для печати Версия для печати Версия для печати Версия для печати (в новом окне)

Об эволюции вселенной

Оглавление

Сотворение мира
Откуда возникла сингулярность?
Почему взорвалась сингулярность?
Что же дальше?
А как же бог?
Мировые константы
Принцип неопределенности Гейзенберга
Второе начало термодинамики
О наблюдателях и информации
Насколько велика наша Вселенная?

Сотворение мира

Сингулярность

В начале было... нет, не слово и не от бога. Вначале была сингулярность. Вещество температурой 1.4х10^32 градусов, плотностью 5.1х10^96кг/м3, сжатое до размеров атомного ядра.

Откуда взялась эта сингулярность - рассмотрим позже.

Время от сотворения вселенной - ноль. Хотя, конечно, время в данном случае - понятие условное и придумано человеком для своего удобства. Сингулярность взрывается.

Сперва перестало существовать Великое Взаимодействие, и от него начали отделяться другие виды взаимодействия.

Любые события, происходящие в мире, объясняются четырьмя главными физическими взаимодействиями - гравитационным, сильным, слабым, электромагнитным.

Гравитационное взаимодействие отвечает за всемирное тяготение. За вращение Земли вокруг Солнца, за то, что мы ходим по планете.

Гравитация - самая слабая из четырех сил. Она настолько слаба, что мы вообще не замечали бы ее, если бы не два ее особых свойства: она может действовать на больших расстояниях, и она всегда притягивает. Это означает, что самые слабые гравитационные силы между отдельными частицами двух больших тел типа Земли и Солнца способны складываться в суммарную, весьма существенную силу. Три другие силы либо короткодействующие, либо могут как притягивать, так и отталкивать, а потому обнаруживают тенденцию к взаимному погашению.

Второй вид взаимодействия - электромагнитное. Оно возникает между электрически заряженными частицами, такими как электроны и кварки, но не влияет на нейтральные частицы.

Электромагнитное взаимодействие намного сильнее гравитации: электрические силы между двумя электронами приблизительно в 10^42 раз сильнее гравитационных. Оно второе по силе из четырех фундаментальных взаимодействий.

Электрический заряд бывает двух типов: положительный и отрицательный. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. Электромагнитное притяжение между отрицательно заряженными электронами и положительно заряженными протонами атомного ядра удерживает электроны на орбите вокруг ядра атома.

Электромагнитное взаимодействие отвечает почти за все, что мы наблюдаем вокруг себя, за всю химию, биологию, упругость, силы трения. Химические, биологические, механические реакции - это проявления электромагнитного взаимодействия.

Сильное взаимодействие - это внутриядерные силы. Оно удерживает кварки внутри протонов и нейтронов и не дает протонам и нейтронам покинуть ядро атома. Если бы не оно, отталкивание положительно заряженных протонов разорвало бы все атомные ядра во Вселенной, кроме ядер водорода, состоящих из одного протона. Это самое мощное из всех четырех взаимодействий, однако обладает самым коротким радиусом действия.

Слабое или распадное взаимодействие. Оно отвечает за превращения элементарных частиц в микромире. При слабом взаимодействии, как правило, выделяется нейтрино. Если бы не нейтринные реакции, не светило бы Солнце.

В первое мгновение существования мира, когда размер Вселенной составлял несколько микрон, четыре мировых взаимодействия были неотличимы друг от друга и представляли собой одно Великое Взаимодействие. Усилия физиков сейчас направлены на разработку теории, которая объединила бы четыре взаимодействия в одно. Это многое объяснило бы в мире, но пока что удалось разработать только модель электрослабого взаимодействия, объединив в одно электромагнитное и слабое. С некоторыми ограничениями удалось создать теорию, объединившую электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия. Но включить в общую теорию еще и гравитацию пока не удается.

Когда миру было 10^-35 секунды или 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 001 долю секунды, температура составляла 1014ГэВ или 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 градусов, а плотность его была 10^80г/см3. Диаметр Вселенной равнялся 10 сантиметрам. При этом гравитационное взаимодействие отделилось от Великого.

Дальше температура Вселенной падала, а пространство расширялось. Позже знаменитый советкий физик А. Линде назовет это расширение инфляцией.

В первые мгновения не было никакой разницы между веществом и излучением. В многочисленных столкновениях вещество превращалось в поле, а поле в вещество. Вселенная представляла собой кварко-глюонную плазму.

Позже вещество и излучение разделились. Отделилось сильное взаимодействие, и их стало уже три - гравитационное, сильное и электрослабое.

В момент времени 10^-12 секунды слабое взаимодействие отделилось от электромагнитного. Плотность мира тогда составляла 10^20г/см3, температура 10^16 градусов, а размер приближался к миллиарду километров.

Когда Вселенной наступило 10^-6 секунды, ее температура упала до 10^13 градусов, размер вырос до 100 миллиардов километров, а кварки (это такие элементарные частицы) начали слипаться и формировать нейтроны и протоны - составные частицы атомных ядер.

Через секунду после Большого Взрыва Вселенная расширилась достаточно, чтобы ее температура упала приблизительно до десяти миллиардов градусов. Это в тысячу раз больше, чем в центре Солнца, но подобные температуры отмечались при взрывах водородных бомб. В то время во Вселенной присутствовали главным образом фотоны, электроны, нейтрино и их античастицы, а также гораздо меньшее число протонов и нейтронов. Тогда частицы обладали настолько высокой энергией, что, сталкиваясь, порождали множество различных пар частица-античастица. Например, столкновение фотонов могло породить электрон и его античастицу, позитрон. Некоторые из таких вновь возникших частиц, сталкиваясь со своими близнецами-античастицами, аннигилировали. Всякий раз, когда электрон встречается с позитроном, они уничтожаются, но обратный процесс не так прост. Для того чтобы две безмассовые частицы, такие как фотоны, могли породить пару частица-античастица, например электрон и позитрон, безмассовым частицам надо обладать некоторой минимальной энергией. Электрон и позитрон имеют массу, и эта вновь создаваемая масса должна порождаться энергией сталкивающихся частиц. Поскольку Вселенная продолжала расширяться и температура понижалась, столкновения частиц, обладающих достаточной энергией для рождения электрон-позитронных пар, случались все реже. Гораздо чаще происходило взаимоуничтожение пар. В конечном счете большая часть электронов и позитронов аннигилировали друг с другом, произведя большое количество фотонов и оставив относительно мало электронов. Нейтрино и антинейтрино, которые взаимодействуют между собой и с другими частицами очень слабо, уничтожали друг друга не так быстро.

Важный момент - практически все частицы новорожденной Вселенной к этому моменту уже проаннигилировали со своими античастицами, то есть взаимоуничтожились, превратившись во вспышки света. Осталась одна миллиардная часть того, что было. Вот из этой одной миллиардной и состоит теперь весь наш мир.

Почему так произошло? При высоких энергиях кварки могут превращаться в антиэлектроны (позитроны). Возможны и обратные процессы, когда антикварки превращаются в электроны, а электроны и антиэлектроны - в антикварки и кварки. Когда-то на очень ранней стадии развития Вселенной она была такой горячей, что энергии частиц было достаточно для подобных превращений. Но почему же в результате кварков стало больше, чем антикварков? Причина кроется в том, что законы физики не совсем одинаковы для частиц и античастиц. Вселенная, состоящая из античастиц, будет вести себя иначе, чем наша Вселенная.

Cегодня в космическом микроволновом фоне есть примерно 1 миллиард фотонов на каждый протон во Вселенной. Эти фотоны реликтового излучения являются остатками ранней аннигиляции материи-антиматерии в начале времен.

Приблизительно через сто секунд после Большого Взрыва Вселенная остыла до одного миллиарда градусов - температуры недр самых горячих звезд. В этих условиях энергии протонов и нейтронов уже недостаточно для преодоления сильного ядерного взаимодействия. Они начинают сливаться, образуя ядра дейтерия (тяжелого водорода), которые содержат один протон и один нейтрон.

Ядра дейтерия могут затем, присоединяя протоны и нейтроны, превратиться в ядра гелия, состоящие из пары протонов и пары нейтронов, а также породить некоторое количество ядер двух более тяжелых элементов - лития и бериллия. Согласно теории горячей Вселенной, около четверти протонов и нейтронов объединяются в ядра гелия при сохранении небольшого количества тяжелого водорода и других элементов. Остальные нейтроны в результате распада превращаются в протоны - ядра обычных атомов водорода.

Прошел миллион лет. Температура Вселенной упала до 30 000 градусов (1эВ), и стало возможным появление первых атомов. Энергия связи электрона с ядром атома равна 1эВ, и как только энергия среды упала ниже этой отметки, энергия электронов и ядер стала недостаточной для того, чтобы преодолевать силу электромагнитного притяжения. Электроны перестали отрываться от ядра.

Прошло 200 миллионов лет. Температура Вселенной упала примерно до 300 градусов Кельвина (27 градусов по Цельсию). Начали формироваться более сложные структуры - звезды. Они конденсировались из межзвездного газа, который состоял в основном из водорода с примесью гелия. Через миллиард лет после начала мира возникли первые галактики.

Дальнейшая эволюция вещества шла уже в недрах звезд. Все, что стоит в периодической системе химических элементов правее и ниже гелия, то есть практически вся таблица Менделеева - это продукт звезд. В результате ядерных реакций в недрах первого поколения звезд было произведено то вещество, из которого состоим мы с вами - углерод, магний, кислород, железо. Все, кроме трансурановых. Химические элементы, расположенные в таблице Менделеева правее железа, вырабатываются при взрывах сверхновых звезд.

В зависимости от массы звезда может либо тихо угаснуть, либо взорваться. Некоторые звезды взрывались, раскидывая по галактике наработанный материал. Межзвездная пыль под воздействием гравитации конденсировалась в пылевые облака, из которых формировалось второе поколение звезд - с планетными системами. Из этих веществ сформировались и мы.

Эволюция вещества в межзвездных просторах доходит до органических соединений. То есть органические вещества появляются не только на планетах, но и прямо в межзвездной пыли.

В штате Аризона, в обсерватории Китт Пик стоит радиотелескоп, предназначенный для поиска в межзвездном газе молекулярных соединений. С его помощью было установлено, что туманность Ориона является гигантским молекулярным облаком. И в составе этого облака присутствуют такие сложные органические соединения, как метил, формальдегид, изоциановая кислота, муравьиная кислота, метанол, метиламин, диметиловый эфир и другие. Многие из этих органических молекул являются основой молекулы ДНК.

Вообще, в справедливость теории Большого взрыва поверить можно, даже поразмыслив на простом, бытовом уровне. Однажды я посмотрел научно-популярный сериал "Как устроена Вселенная", и там показывали снимки далеких скоплений галактик, туманностей и прочих космических объектов. Так вот. Есть скопления галактик. Между ними - миллионы световых лет пустого пространства. Допустим, что все скопления мы собрали вместе. Размер пространства, занимаемый ими, резко уменьшится.

Скопления галактик состоят из галактик. А что между галактиками? Пустота. Огромные пустые пространства, во много сотен тысяч раз больше самих галактик. Допустим, и все галактики собрали в одну кучу, устранив эти пустоты. Пространство стало меньше в эти самые много сотен тысяч (если не миллионов) раз.

А что такое галактика? Это звезды (в том числе и потухшие в виде черных дыр) и звездные системы. А между ними что? Огромные пустоты в десятки, сотни, тысячи световых лет. Допустим, и эти пустоты устранили. Пространство сжалось еще во много тысяч раз.

А звездная система – это что? Звезда в центре и летающие вокруг нее планеты, астероиды, кометы и прочие объекты. А между ними – опять все та же пустота на миллионы и миллиарды километров. К примеру, диаметр Солнечной системы, отсчитанный по границам облака Оорта, составляет примерно 2 световых года или 19 триллионов (1 900 000 000 000) километров. Если и эту пустоту "схлопнуть", пространство станет еще меньше.

И так далее вплоть до атома.

Айзек Азимов проиллюстрировал это так: если бы вся материя вселенной была единственной песчинкой, то все пространство занимало бы размер 35 километров в длину, 35 километров в ширину и 35 километров в высоту. И в то же время, как будто эта единственная песчинка распылена на 1 000 000 000 000 000 000 000 фрагментов, поскольку это приблизительно число звезд во вселенной.

А что такое атом? Ядро, вокруг которого летают электроны. Причем если ядро увеличить до размера футбольного мяча, то сам атом будет размером со стадион. То есть все то же – между ядром и электронами огромные (по атомным меркам) пустоты.

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Сами протоны и нейтроны состоят из кварков. А между кварками - опять же пустое пространство, в котором то и дело снуют виртуальные частицы, переносящие сильное взаимодействие. Если устранить, наконец, и это расстояние, как раз и получится то, что называют сингулярностью.

 

Откуда возникла сингулярность?

Сингулярность возникла из вакуума.

Что такое вакуум?

Вакуум вовсе не "ничего". Не пустота. Ныне он превратился в представлении ученых в полноценную материю с необычными свойствами.

Представьте себе расстояние от Земли до Солнца. Это почти 150 миллионов километров. Расстояние от Солнечной системы до центра Галактики в два миллиарда раз больше расстояния от Земли до Солнца. А размеры наблюдаемой Вселенной в миллион раз больше расстояния от Солнца до центра нашей Галактики. И все это огромное пространство заполнено невообразимо большим количеством вещества.

Если представить все это в величинах массы, то получится следующая картина. Масса Земли составляет пятьсот девяносто семь с девятнадцатью нулями тонн. Огромная величина. Но масса Солнца больше массы Земли в триста тридцать три тысячи раз. В наблюдаемой области Вселенной суммарная масса составляет порядка десять в двадцать второй степени масс Солнца. Это огромное пространство заполнено огромным количеством вещества, масштабы которого плохо поддаются воображению.

Теперь зайдем с другой стороны. Атом во много раз меньше любого известного нам предмета. В то же время он во много раз больше ядра, находящегося в центре атома. Но именно в ядре сконцентрировано почти все атомарное вещество. Как уже говорилось, если ядро атома увеличить до размера футбольного мяча, то сам атом будет размером со стадион. А между электронами и ядром атома остается огромное пространство, не заполненное веществом.

Но это не просто пустое пространство, а особый вид материи, который физики и назвали "физическим вакуумом". Иными словами, внутри любого предмета вакуум занимает неизмеримо большее пространство, чем вещество. Таким образом, вещество является исключением в пространстве, заполненном вакуумом. А в масштабах Вселенной - даже редчайшим исключением.

Понятие "физический вакуум" появилось в науке как следствие осознания того, что вакуум не есть пустота, не есть "ничто", а наоборот, он представляет собой чрезвычайно существенное НЕЧТО, порождающее все в мире и задающее свойства веществу, из которого строится окружающий мир. В настоящее время известно, что вещество своим происхождением обязано именно вакууму как материальной субстанции, и все свойства вещества задаются свойствами физического вакуума. Изменяя свойства вакуума, можно изменять свойства вещества.

Вакуум представляет собой океан виртуальных, то есть никак не проявленных частиц. Частиц без всяких свойств. Частиц в особом, "нулевом" состоянии. Представить это непросто. Ведь если что-то никак не проявляет себя в этом мире, значит, оно не существует. Но в квантовой механике "даже если ничего нет, что-то происходит", как заметил кто-то из физиков. Виртуальные частицы все время выныривают в реальность, то есть появляются из ничего и тут же исчезают. По закону сохранения заряда возникают частицы из вакуума только парами - частица вместе с античастицей, например, электрон - позитрон, протон - антипротон. Пары возникают и сразу схлопываются.

Ничто всегда производит что-то, хотя бы на мгновение.

Схлопываются они так быстро, что "увидеть" их невозможно. Но можно успеть растащить. Если приложить к вакууму сильное электромагнитное поле, то можно растащить в разные стороны возникшие электрон и позитрон, прежде чем они схлопнутся. Такие опыты были поставлены.

Был обнаружен еще один эффект, говорящий о том, что вакуум непрерывно порождает и съедает частицы. "Если вакуум действительно кипит, то электрон-позитронные пары, которые образуются вокруг реального атома, должны вносить небольшие коррективы в движение электрона по атомной орбите - экранировать заряд электрона от внешнего наблюдателя" - рассуждали физики.

Атомы водорода изображаются протоном в центре и электроном, вращающимся вокруг него, прыгающим между различными уровнями. Однако как только мы допускаем возможность, что электронно-позитронные пары могут ненадолго спонтанно появляться из ничего, прежде чем снова уничтожить друг друга, в течение любого короткого времени атом водорода выглядит по-другому. Виртуальный электрон, будучи заряженным отрицательно, любит держаться неподалеку от протона, а позитрон любит оставаться дальше. Фактическое распределение заряда в атоме водорода не объясняется только одним электроном и протоном.

Итак, движется один электрон, потом в другой точке пространства из ничего создается пара позитрон-электрон, а затем позитрон встречает первый электрон, и оба аннигилируют. Впоследствии остается один движущийся электрон. Но на некоторое время, даже если вначале только одна частица и одна частица в конце, в течение короткого времени есть три движущихся частицы. В краткий момент посредине что-то рождается из ничего.

Атом водорода
Атом водорода
Атом водорода с виртуальными частицами
Атом водорода с виртуальными частицами

Эти эффекты были обнаружены экспериментально и названы лэмбовским сдвигом.

По расчетам физиков-теоретиков Ричарда Фейнмана и Джона Уилера, в вакууме, заключенном в объеме обыкновенной электрической лампочки, находится столько энергии, что можно было бы вскипятить все океаны на Земле. То есть покорение вакуума полностью решает проблемы энергетического голода.

Более того, виртуальные частицы ответственны за большую часть массы всего, что мы видим во Вселенной. В том числе и за большую часть массы нашего тела.

Если вакуум порождает материю, то вакуумная флуктуация могла породить сингулярность. Ведь сингулярность имеет размеры квантовые, значит, к ней можно применить механику квантового мира.

Более подробно и популярно о микромире можно прочитать в замечательной книге английского физика-теоретика Стивена Хокинга "Краткая история времени от Большого взрыва до черных дыр". Книга хоть и описывает довольно сложные моменты мироздания, но написана доступным языком, читается легко и вполне понятна человеку со средним образованием. Другая научно-популярная книга, посвященная космологии и квантовой механике - "Вселенная из ничего" Лоуренса Краусса.

 

Почему взорвалась сингулярность?

Итак, сингулярность возникает из вакуума. Но почему она ни с того, ни с сего взрывается? Как микроскопически малая область стала областью вселенского размера, с материей и излучением, достаточным, чтобы объяснить все, что мы можем видеть?

Оказывается, что энергия пустого пространства является гравитационно отталкивающей. В результате этого Вселенная фактически совершает работу над пустым пространством, когда оно расширяется. Эта работа идет на поддержание постоянной плотности энергии пространства. Таким образом, если квантовые свойства материи и излучения с очень ранних времен обеспечивают энергией даже бесконечно малую область пустого пространства, эта область может расти, становясь сколь угодно большой.

Наша Вселенная возникла в процессе, при котором энергия пустого пространства (ничего) преобразуется в энергию чего-то (материи). Т.е. ничто - вакуум - имеет энергию, но не имеет материи. Энергия может преобразовываться в материю.

Квантовая теория гравитации допускает создание хоть на мгновение самого пространства там, где его раньше не было.

"Виртуальные" вселенные, то есть возможные, небольшие, компактные пространства, могут неожиданно появляться на очень короткое время. Но это не объясняет, как что-то может возникнуть из ничего на более продолжительное время, большее, чем это делают виртуальные частицы, заполняющие в остальном пустое пространство.

Однако ненулевое реальное электрическое поле, наблюдаемое на больших расстояниях от заряженной частицы, может быть результатом когерентного излучения множества виртуальных фотонов с нулевой энергией. Причина в том, что виртуальные фотоны, которые несут нулевую энергию, при излучении не нарушают закона сохранения энергии. Аналогичные аргументы предполагают, что можно себе представить один определенный тип вселенной, которая могла спонтанно появляться, и которой не нужно было после этого почти сразу исчезать из-за ограничений принципа неопределенности и закона сохранения энергии. А именно, вселенную с нулевой полной энергией.

Общая положительная энергия, в том числе связанная с массой покоя частицы, должна компенсироваться отрицательной гравитационной энергией, так что полная энергия равна нулю. Поэтому если полная энергия Вселенной равна нулю, то в квантово-механическом смысле такие вселенные могут появиться спонтанно и безнаказанно. В этих вселенных будет полностью независимые пространства-времена, не связанные с нашим собственным.

Если, прежде чем такая вселенная сможет коллапсировать, конфигурация полей в ней вызовет период инфляции, то даже изначально крошечная замкнутая вселенная может быстро, экспоненциально расшириться. После того, как такая инфляция увеличит вселенную приблизительно в 100 раз, вселенная может легко сохраняться гораздо дольше, чем наша Вселенная уже существует без коллапсирования.

Вселенная из ничего... действительно из ничего. Структуры, которые мы можем видеть, такие как звезды и галактики, все были созданы квантовыми флуктуациями из ничего.

Услышав последнюю фразу, верующие люди тут же говорят, что Библия не врет, когда говорит о сотворении мира богом из ничего. Что ж, действительно - не врет в той части, что из ничего. Но при чем тут бог? Мы видим, что для создания Вселенной бог совсем не нужен.

Ранее "ничто" означало пустое, но существовавшее ранее пространство в сочетании с постоянными и известными законами физики. Теперь необходимость пространства была устранена. Но замечательно то, что даже законы физики могут быть не обязательными или ненужными. Физические законы возникают вместе с возникшим пространством.

 

Что же дальше?

Из теории Большого взрыва вытекали три предположения относительно дальнейшей судьбы мира. Согласно первому, расширение Вселенной происходит достаточно медленно, так что притяжение между галактиками постепенно замедляет и в конечном счете останавливает его. В соответствии со вторым Вселенная расширяется настолько быстро, что гравитация лишь немного замедлит разбегание галактик, но никогда не сможет остановить его. Наконец, третье говорит о том, что Вселенная расширяется как раз с такой скоростью, чтобы только избежать схлопывания. Со временем скорость разлета галактик становится все меньше и меньше, но никогда не достигает нуля.

В первом случае после остановки галактик начнется их ускоряющееся стягивание, и Вселенная опять схлопнется в сингулярность. Потом сингулярность опять взорвется новой вселенной.

Во втором случае разбег галактик будет продолжаться вечно. Звезды в конце концов погаснут, и в темном пространстве останутся холодные комки материи в виде остывших звезд и планет. Возможен и другой вариант - распадется само вещество. Это зависит от того, вечен ли протон. Раньше считалось, что протон - частица вечная. Потом у физиков-теоретиков появились предположения, что время его жизни хоть и огромно, но все-таки конечно. Проводились эксперименты - ученые искали случаи спонтанного распада протонов. Не нашли. То ли протон все же вечен, то ли время его жизни больше, чем предположили.

Если протон не вечен, вещество во Вселенной - все эти остывшие холодные куски материи через неисчислимое количество лет распадутся и остается только излучение, нейтрино и редкие электроны и позитроны. Причем одну частицу от другой будет отделять расстояние, в миллиарды раз превышающее размеры сегодняшней Вселенной. Пустая вечность, в которой нет никаких структур, а только хаос.

Но дело сейчас не в этих частностях - распадется протон или не распадется. Дело в том, что если Вселенная живет по первому сценарию, пульсирующему, бог делается ненужным. Вселенная существует как бы вечно, и ни в каком Создателе вроде бы не нуждается.

А во втором случае - бесконечного раздутия - вроде бы нуждается!

От чего зависит сценарий жизни Вселенной? Расчеты говорят: от средней плотности Вселенной. Если она больше критического значения, значит, общая масса, содержащаяся во Вселенной, такова, что ее взаимопритяжение затормозит разбег и начнется сбег галактик. Если средняя плотность меньше - разлет будет продолжаться вечно. Точная величина средней плотности Вселенной неизвестна.

Но за последние годы 20 и первые годы 21 веков появились новейшие данные, которые проясняют дальнейшую судьбу мироздания. Они свидетельствуют о том, что разлет галактик никогда не сменится сжатием. Но и вечным этот разлет не будет. Внес свою лепту радиотелескоп "Хаббл", запущенный в космос в 1990 году.

Телескопы - это машины времени. Чем они чувствительнее, тем дальше заглядывают в пространство и, соответственно, во время. От Луны до Земли излучение идет одну секунду. От Солнца - 8 минут. Мы видим Луну, какой она была секунду назад. Мы видим Солнце, каким оно было 8 минут назад. Мы видим звезду альфа Центавра такой, какой она была 4,3 года назад, потому что до нее 4,3 световых года. "Хаббл" заглянул на 12 миллиардов лет.

"Хаббл" изучал сверхновые. Сверхновые - это взорвавшиеся звезды. Иногда при коллапсе очень массивной звезды ее внешние слои могут быть выброшены в пространство колоссальным взрывом, называемым вспышкой сверхновой. Мощь этого взрыва настолько велика, что сверхновая светит ярче всех звезд целой галактики вместе взятых. Примером может служить сверхновая Крабовидной туманности. Китайские летописи относят ее к 1054 г. Хотя взорвавшаяся звезда находилась на расстоянии 5000 световых лет, она оставалась видимой для невооруженного глаза в течение нескольких месяцев и сияла столь ярко, что была различима даже днем, а ночью при ее свете можно было читать. Вспышка сверхновой в 500 световых годах от нас - в десять раз ближе Крабовидной туманности - оказалась бы в сто раз ярче и буквально превратила бы ночь в день. Чтобы почувствовать мощь подобного взрыва, представьте, что вспышка соперничала бы с сиянием Солнца, при этом звезда находилась бы в десятки миллионов раз дальше него.

Их пойманное телескопом излучение показало, что ускорение разлета галактик во Вселенной растет, вместо того, чтобы падать. Скорость расширения Вселенной составляет от 5 до 10% за миллиард лет. Но ведь гравитация должна тормозить первичный толчок Большого взрыва. И это было для астрономов неожиданным.

Оказывается, какая-то сила расталкивает Вселенную. Пространство (по сути - вакуум) пухнет, разнося галактики все дальше и дальше друг от друга. Подсчитано, что три четверти всей суммарной энергии Вселенной приходится именно на долю этой таинственной расталкивающей силы, возникающей из вакуума. Может быть, бог и есть ничто?

Физикам пришлось вспомнить об эйнштейновской лямбде - константе "космического расталкивания". Сейчас физики ее называют темной энергией. И говорят о ненулевой плотности вакуума. Ведь вакуум - не пустота. Вакуум - море непроявленных частиц. А еще в вакууме всегда есть какое-то электромагнитное поле. И, если плотность вакуума отлична от нуля, это и может производить эффект расталкивания вещества во Вселенной. А также не стоит забывать о том, что могут существовать другие, неизвестные ныне, виды материи и энергии.

Раздуванием Вселенной можно было бы объяснить, почему в ней так много вещества. В квантовой теории частицы могут рождаться из энергии в виде пар частица- античастица. Но тогда сразу возникает вопрос: откуда берется энергия? Ответ таков. Полная энергия Вселенной равна нулю. Вещество во Вселенной образовано из положительной энергии. Но все вещество само себя притягивает под действием гравитации. Два близко расположенных куска вещества обладают меньшей энергией, чем те же два куска, находящиеся далеко друг от друга, потому что для разнесения их в стороны нужно затратить энергию на преодоление гравитационной силы, стремящейся их соединить. Следовательно, энергия гравитационного ноля в каком-то смысле отрицательна. Можно показать, что в случае Вселенной, примерно однородной в пространстве, эта отрицательная гравитационная энергия в точности компенсирует положительную энергию, связанную с веществом. Поэтому полная энергия Вселенной равна нулю.

Вот один из сценариев дальнейшей жизни Вселенной с учетом вакуумного расталкивания. Он называется Теория большого разрыва, согласно которой через 22 миллиарда лет темная энергия разорвет Вселенную на элементарные частицы.

Сейчас наш мир находится в фазе своего развития, когда все более-менее спокойно. Но потом процесс пойдет по нарастающей, ускоренно. За 60 миллионов лет до Конца света Млечный путь разлетится на отдельные звезды. За три месяца до Большого разрыва темная энергия вакуума оторвет от Солнца планеты, которые разлетятся во все стороны. За месяц до конца света начнут разлетаться газовые шары звезд. Затем, за полчаса до Конца света начнут взрываться планеты. За несколько секунд до Конца света разлетятся на отдельные атомы молекулы. За 10^-19 секунд до Конца света электроны посрывает со своих атомных орбит. Чуть позже развалятся атомные ядра, разлетевшись на отдельные протоны и нейтроны. Вселенная снова станет безвидна и пуста.

Этот сценарий будет реализован, если: 1) авторы теории правы в своих расчетах и предположениях; 2) данные астрономических наблюдений за сверхновыми интерпретированы правильно. А всемирно известный физик Андрей Линде так не считает. Он разработал теорию космической инфляции и полагает, что мы сейчас присутствуем при окончательной фазе ее увеличения, которая сменится сжатием.

 

А как же бог?

Надо сказать, представления о боге у последней волны верующих физиков и космологов сильно отличаются от традиционных. Они знают о Вселенной слишком много, чтобы их бог был похож на бога былых времен. В мир пришел новый бог.

Не ревнивец, не вседержитель, не глобальный контролер, не судья. Ему, вообще глубоко плевать на мелких козявок, копошащихся на одной из планет, болтающейся вокруг желтого карлика на окраине одной из галактик.

Это бог, когда-то запустивший Вселенную и больше не вмешивающийся в течение событий в ней. Не только физики, но и биологи отводят богу роль весьма скромную, потому что прекрасно видят и понимают законы развития. И знают, что законов природы вполне достаточно для развития Вселенной и человека в ней. Лауреат Нобелевской премии Вернер Арбер заметил: "Бог создал нечто самоорганизующееся. Он был настолько хитер, что спланировал все так, чтобы ему незачем было вмешиваться".

Итак, здесь бог не нужен. Все идет своим чередом, который раз и навсегда задан Им (если, конечно, им).

Впрочем, если даже бог и запустил Вселенную, то предвидеть, как все будет в ней развиваться, он не мог. Просто потому, что, создавая законы Вселенной, сам же создал принцип неопределенности Гейзенберга. Принцип, который лежит в основе всех мировых случайностей и принципиальных непредсказуемостей. Открытый в начале 20 века, он положил конец легендам о божественном всезнании. Создав принцип неопределенности, бог сам себя ограничил.

Подробнее об этом принципе - далее.

Открытие этого принципа означало, что мир не фатален. И что в нем просто не содержится абсолютно точной информации о нем самом. Тогдашних физиков это потрясло. Даже Эйнштейн недоумевал: "Неужели бог играет в кости?"

Это не значит, что Эйнштейн верил в бога. Эйнштейн говорил: "Я верю в бога Спинозы, который проявляет себя в закономерной гармонии бытия, но вовсе не в бога, который хлопочет о судьбах и делах людей". Богом для Эйнштейна была природа.

Спиноза - мыслитель 17 века - первым отождествил бога с природой. Естественно, такая трактовка попам понравиться не могла: слишком уж "никаким" выглядел в ней бог. Что же останется от религии, а главное, от церкви, если лишить бога возможности карать и осыпать милостями.

Современные физики пошли дальше Спинозы с Эйнштейном. Один из теоретиков Большого взрыва Вайнберг рассудил: "Если бог оцепенело застыл по ту сторону пространства и времени, если бог устраняется от всего и вся, к чему едва прикасается наука, то почему бы вообще не отказаться от такого бога? Бог и так уже изгнан наукой из всех уголков Вселенной и стоит едва различимой тенью у ее истоков. Нужно ли и дальше лицемерить и вмешивать в нашу Вселенную нечто никогда в ней не бывшее и нигде не существовавшее? Это же чистейшее лицемерие - приравнивать бога к безличным законам природы!"

Его поддерживает нобелевский лауреат Леон Ледерман: "На переднем рубеже науки еще есть уголок, в котором сохранилось место для Творца, но за последние полвека уголок этот заметно уменьшился и продолжает сужаться".

Блаженный Августин более полутора тысяч лет назад предсказывал, что работы ученых не кончатся добром для бога: "Эти упрямые начетчики и педанты не успокоятся, пока не изгонят Творца из всего мироздания".

До последнего времени для бога в мире оставалась только одна работа - запустить Вселенную, сделав сингулярность. Иначе откуда же она взялась? Однако и тут за последние десятилетия бог потерпел фиаско. Все дело в первичном вакууме и квантовой механике. Если вакуум порождает материю (те же электрон-позитронные пары), то почему бы вакуумной флуктуации не породить сингулярность? Ведь сингулярность имеет размеры квантовые, значит, к ней можно применить механику квантового мира.

Расчеты физиков показали принципиальную возможность подобного предположения. Причем это не противоречит никаким физическим законам сохранения. Потому что положительная энергия вещества Вселенной может быть скомпенсирована отрицательной энергией тяготения, так что результирующая энергия Вселенной равна нулю. Нулю равен также электрический заряд Вселенной - она в целом электронейтральна: в мире столько же электронов, сколько протонов. Правда, у Вселенной большой барионный заряд, а также лептонный, но теория и практика показывают, что строгого требования к сохранению этих зарядов не существует.

 

Мировые константы

Но у служителей культа оставался в запасе последний аргумент - набор уникальных мировых констант.

Наш мир действительно кое в чем поражает. Он как будто нарочно сделан так, словно природа задалась целью вырастить в нем сложные структуры.

Протон тяжелее электрона в 1836 раз. Почему? Из теории не вытекает, что соотношение масс протона и электрона должно быть именно таким. Но если бы оно было хоть немножко другим, ни молекулы, ни атомы в такой Вселенной существовать бы не могли.

Даже если бы масса электрона была хоть чуть-чуть выше (всего на 0,1% от массы атома водорода), время горения звезд сильно сократилось бы, и эволюция просто не успела бы породить жизнь.

Если бы энергия связи в ядре дейтерия была всего на 0,02% ниже, не смог бы идти синтез ядер в звездах.

Мировая гравитационная константа в законе всемирного тяготения, равна 6,672. Если бы константа была чуть больше, Вселенная давно бы уже схлопнулась обратно в сингулярность. И физики не видят причин, по которым гравитационная константа именно такова.

То же самое касается значений зарядов частиц, скорости света, сил ядерных взаимодействий. Известны десятки констант и соотношений между ними. Причем все они критически важны для существования нашего мира. И все они не вытекают ни из каких теорий. Словно кто-то подбирал такие значения мировых констант, чтобы в нашем мире появились условия для создания жизни. Богословов данное обстоятельство чрезвычайно радует, и они с торжествующе говорят о провидении божьем.

Этот парадокс получил название антропного принципа. Который получил естественное объяснение.

Если вакуум кипит флуктуациями, одна из которых разрослась даже до уровня нашей Вселенной, то почему, собственно, Вселенная должна быть только одна? Это выглядит даже странно. Вселенных должны быть мириады.

Пузыри вселенных появляются, раздуваются и схлопываются. В каждой из бесконечного множества вселенных свой набор физических констант. Просто в тех вселенных, где физические постоянные иные, невозможно зарождение сложных структур.

Другими словами, из бесконечного числа вселенных есть процент тех, в которых может появиться жизнь. Вот так еще раз проявился закон эволюции - природа играет вслепую. Из триллиона попыток создания вселенных - одна удачная. Каждая миллиардная частичка в новорожденной Вселенной выживает. У мальков осетра выживает один из тысячи. У львят выживает больше половины. На пути эволюции природа умнеет.

Ли Смолин Любопытную теорию выдвинул профессор Пенсильванского университета Ли Смолин. Он применил принцип биологической эволюции к вселенным. Люди всегда с удивлением смотрели на то, что все животные удивительным образом приспособлены для жизни в своих природных условиях. "Кто же это все так разумно устроил? Не иначе, бог!" - полагали они.

Дарвин показал, как получается разумное устройство без всякого бога. В его время гены и мутации еще не были открыты, поэтому он не мог сказать, отчего происходят изменения в организмах. Но он точно предугадал, что случайные изменения у животных должны происходить от поколения к поколению. И среди родившихся выживает и дает потомство наиболее приспособленный.

Этот же принцип предложил применить Смолин по отношению к вселенным. И у них, по Смолину, идет отбор. Потому что они: 1) размножаются, 2) у размножившихся "выживают" и дают потомство только те, в которых потомки не очень отличаются от предков.

Смолин предположил, что Вселенные размножаются при помощи черных дыр. Черная дыра - это угасшая массивная звезда, в которой начался гравитационный коллапс. По мере выработки горючего газовый шар звезды перестает распирать изнутри излучением, и вещество начинает сжиматься под действием гравитации.

У некоторых звезд гравитационное сжатие доходит до так называемой нейтронной стадии - звезда превращается в небольшой объект диаметром в несколько десятков километров, состоящий из одних нейтронов. Мощная гравитация загоняет в такой звезде электроны внутрь протонов, получаются электронейтральные нейтроны. Сами нейтроны нестабильны (время жизни свободного нейтрона 16 минут), но в тесных условиях звезды они просто не могут распасться. Тело нейтронной звезды имеет плотность ядерного вещества и представляет собой как бы одно гигантское атомное ядро. Булавочная головка такого вещества весит миллионы тонн. В нейтронной звезде силы гравитации уравновешиваются силами взаимодействия между нейтронами.

Если же масса звезды еще больше, ее сжатие не может остановить уже ничто. Звезда коллапсирует - схлопывается в точку. В какой-то момент коллапса гравитация становится такой сильной, что даже свет не может вырваться из звезды. На такую звезду все может падать, но ничто не может излучиться. Поэтому и воспринимается она внешним наблюдателем, как черная дыра в пространстве. Критический радиус, после сжатия за который уже ничто не может вырваться из плена такой звезды, и после которого она, собственно, и превращается в черную дыру, называется горизонтом событий.

Так называют границу, из-за которой до нас не может долететь электромагнитное излучение (свет). А поскольку электромагнитное излучение - самое быстрое в мире, получается, что никакую информацию из-за горизонта событий мы получить не можем. Ведь информация - это определенным образом организованная материя. Например, радиоволна. И если даже излучение не "добивается" до нас из-за горизонта событий, значит, никакая информация оттуда не могут быть получена - нечем доставить.

Для внешнего наблюдателя сжатие звезды по мере приближения к горизонту событий будет все замедляться и замедляться, но с точки зрения самой звезды коллапс происходит почти мгновенно. Эффект теории относительности - тяготение замедляет течение времени.

Звезда схлопывается в точку. Такая точка называется сингулярность.

Черные дыры - зародыши новых вселенных - предположил Смолин. Уйдя от нас за горизонт событий, они сжимаются в сингулярность, которая взрывается в иную вселенную "в другом пространстве". Точнее, не в другом, а в своем собственном. Новая вселенная сама создает себе и время, и пространство. Совершенно не мешая нашей Вселенной. Да и как она может помешать из-за горизонта событий?

Набор физических констант в новорожденной вселенной может быть любым. Но если он таков, что в этой вселенной не образуются даже атомы, звезды в такой вселенной не зажгутся и, соответственно, не будет черных дыр. И значит, такая вселенная окажется бесплодной. Род вселенных она не продолжит. А вселенные с подходящим набором "цифр" размножатся потом через черные дыры. Так растет число "правильных" вселенных, в которых горят звезды, а значит - из них получаются черные дыры и попутно возникает жизнь вокруг звезд на планетах.

Роль биологических мутаций во вселенных играет изменение физических констант. Вот такой вселенский отбор.

В общем, все красиво в теории множественных вселенных, однако есть в ней одно "но".

Это "но" ясно выразил один из астрономов: "Гипотеза о множественности Вселенных довольно умозрительна. С таким же успехом можно было поручить сотворение мира господу богу! В обоих случаях, пытаясь разгадать тайну мироздания, мы просто достаем из-под полы козырь, который не имеет ничего общего с серьезной наукой". Т.е. наука в данном случае нагородила гипотезу принципиально непроверяемую. До сих пор главным аргументом науки против церкви был следующий: гипотеза бога принципиально непроверяема, недоказуема. И церковники с ними соглашались: да, недоказуема, ее надо принимать на веру, хочешь - принимаешь, не хочешь - нет.

И вот теперь непроверяемую гипотезу выдвинули сами физики и астрономы. Поскольку все иные вселенные лежат для нас за горизонтом событий, мы не только не можем узнать, что в них происходит, но и не можем даже проверить, существуют ли они. Ведь все эти вселенные лежат вне нашего времени и пространства, ибо время, пространство и движущаяся в них материя и есть Вселенная. А другие вселенные отделены от нас бездной несуществования.

Впрочем, у науки и на это есть свой ответ. Его подсказал математик Гедель: если доказательство некоего положения в рамках существующей теории невозможно, значит, нужно выйти за рамки теории. Будем ждать появления более общих физических моделей.

 

Принцип неопределенности Гейзенберга

Вернер ГейзенергПринцип неопределенности открыл немецкий физик Вернер Гейзенерг в 1927 году.

Формула Гейзенберга говорит, что невозможно одновременно знать точную координату частицы и ее скорость (импульс, то есть произведение скорости на массу).

Дело в том, что для предсказания будущего положения и скорости частицы мы должны иметь возможность точно измерить ее начальное состояние, то есть ее текущие положение и скорость. Для этого следует подвергнуть частицу воздействию света. Некоторые из световых волн будут рассеяны частицей и укажут наблюдателю ее положение. Однако использование световых волн накладывает ограничения на точность, с которой определяется положение частицы. Точность эта определяется расстоянием между гребнями волны, т.е. ее длиной.

Таким образом, желая как можно точнее измерить положение частицы, вы должны использовать световые волны короткой длины, а значит, высокой частоты. Однако, в соответствии с квантовой гипотезой Планка, вам придется задействовать по меньшей мере один квант, энергия которого с увеличением частоты становится больше. Поэтому чем точнее вы стремитесь измерить положение частицы, тем выше должна быть энергия кванта света, который вы в нее направляете.

Согласно квантовой теории, даже один квант света нарушит движение частицы, непредсказуемым образом изменив ее скорость. И чем выше энергия кванта, тем больше возмущения. Стараясь повысить точность измерения положения, вы воспользуетесь квантом более высокой энергии, и скорость частицы претерпит значительные изменения. Чем точнее вы пытаетесь измерить положение частицы, тем менее точно вы можете измерить ее скорость, и наоборот. Уменьшив, например, вдвое неопределенность положения частицы, вы удвоите неопределенность ее скорости, и наоборот.

Предел, установленный принципом неопределенности, не зависит ни от способа, которым измеряются положение или скорость, ни от типа частицы.

Вывод: в микромире нет траекторий, по которым движутся частицы. Потому что частицы "размазаны" в пространстве. Формула, описывающая это размазанное поведение частицы, называется волновой функцией, и она показывает, с какой вероятностью мы можем обнаружить частицу в данном конкретном месте.

Здесь важно понять, что у нас нет точной информации о частице не потому, что мы еще не изучили чего-то, а потому, что этой информации нет в самой структуре материи. Частица "сама не знает", где она и что с ней. В микромире нельзя ничего предсказать заранее, можно лишь вычислить вероятность наступления того или иного события.

Мир состоит из непредсказуемых частиц. И поэтому мир непредсказуем. Случайностен.

Но если мир случаен в своей основе, почему тогда существуют физические законы? Почему они выполняются не от случая к случаю, а всегда? Где же непредсказуемость? Она в микромире.

В макромире поведение массивных тел, состоящих из триллионов частиц, в простых случаях взаимодействия вполне предсказуемо. Потому что в микромире вероятность наступления разных событий разная. Волновая функция говорит: вероятность обнаружить частицу ТУТ, а не ТАМ составляет, скажем, 90%. Или, что то же самое, 90% всех частиц будут находиться ТУТ, а не ТАМ. Это значит, что процесс с огромным числом частиц пойдет именно в том направлении, в каком движется большинство из них. Именно неравномерность распределения вероятности создает направленные (или необратимые) процессы. Необратимые процессы создают иллюзию стрелы физического времени, которое, как известно, необратимо. Но необратимо не само время, ("отдельно" времени не существует), необратимы проходящие в пространстве физические процессы.

Тем не менее, все равно существует отличная от нуля вероятность, что чайник, поставленный на плиту, вместо того, чтобы вскипеть, замерзнет. Однако она столь исчезающе мала, что практически можно сказать: Второе начало термодинамики НИКОГДА не нарушается - тепло ВСЕГДА передается от более нагретых тел к менее нагретым. Хотя теоретически, конечно, все физические законы носят статистический характер. То есть вдруг могут и не исполниться на секундочку.

Физические законы - это идеальные модели, которые работают идеально только в идеальных условиях. В случаях реальных, сложных, многофакторных взаимодействий многих тел, полей и явлений предсказать что-либо бывает весьма затруднительно. Кто-нибудь с точностью до 100% предсказывал погоду или цены на нефть?

Мир не фатален. Сложные системы, то есть те, которые описываются не простыми формулами физических законов, какие мы проходили в школе, а нелинейными дифференциальными уравнениями, ведут себя как трудно- или вовсе непредсказуемые. Почему? Ведь вероятность поведения частиц в микромире распределена неравномерно - что-то более вероятно, что-то менее, а значит, большинство частиц ведут себя ТАК, а не ИНАЧЕ. Это и позволяет работать физическим законам.

А потому сложные системы труднопредсказуемы, что в некоторых из них при определенных обстоятельствах малое воздействие может привести к большим результатам. Если система находится в неустойчивом равновесии, как карандаш, стоящий на острие, любой случайный толчок в ту или другую сторону уведет систему из состояния равновесия, и ситуация начнет развиваться либо в одну сторону, либо в другую. Если вы направляете бильярдный шар на остроугольный предмет, то в зависимости от случайных крохотных изменений его траектории, шар может после удара покатиться либо влево, либо вправо. Микроизменение может кардинально поменять судьбу макрообъекта. А микроизменение - это изменение на уровне микромира, то есть отдельных непредсказуемых частиц.

Сложные системы живут по законам странных аттракторов. Аттрактор - это колебательная математическая функция. Странный аттрактор - это колебательная функция с необычным поведением. Развиваясь, аттрактор выходит на какой-то устойчивый режим и начинает колебаться вокруг точки равновесия. А потом вдруг, в какой-то момент по непонятной причине резко срывается, улетает и начинает колебаться уже вокруг другой точки равновесия. Точки улета назвали точками бифуркации. Это такие точки, малое случайное воздействие в которых может выбросить систему очень далеко. Странное поведение. Потому такие функции математики и назвали странными аттракторами.

Типичные сложные системы, живущие, как странный аттрактор - человеческий организм, биоценоз, социальная система. Вдруг появляется Наполеон, и страна начинает развиваться в ином направлении. Вдруг какая-то случайность, нервный срыв выводит ослабленный организм из точки равновесия, и он скатывается в другую "лунку" - человек заболевает раком. Но наполеоны и нервные срывы опасны только тогда, когда системы находятся в точке бифуркации, то есть колеблются в состоянии неустойчивого равновесия, ожидая малейшего толчка. Для систем устойчивых никакие нервные срывы и гитлеры нестрашны, их не так-то просто выбить из потенциальной ямы. Вот и ответ на вопрос, может ли личность изменить историю? Может, если будет действовать в точке бифуркации, когда страна на перепутье.

 

Второе начало термодинамики

Как в мире может существовать эволюция, если в нем действует Второе начало термодинамики? Которое увеличивает энтропию, разрушает все сущее, низводя его до хаотического теплового мельтешения. Не зря Клаузиус говорил о тепловой смерти Вселенной.

Уж не божий ли здесь промысел? Никакого промысла. Второе начало термодинамики звучит так: "Энтропия в закрытых системах не убывает". Закон действует только для закрытых систем, то есть систем, которые не обмениваются энергией с окружающей средой. Но в мире не существует закрытых систем, они есть только в головах у физиков. Так же, как идеальный газ. Практически все системы в нашем мире являются открытыми.

Процессы усложнения идут в открытых системах, которые обладают достаточным разнообразием и в которых Второе начало не имеет решающей роли. Если в разнообразную систему закачивать энергию, то под действием этой энергии в системе неизбежно начнутся процессы самоорганизации материи. Впервые на это обратил внимание в середине 20 века бельгийский физик Илья Пригожин, который занимался неравновесной термодинамикой. Он и положил начало новой науке о процессах организации материи, идущих в открытых системах. Позже ее назвали синергетикой.

По сути, синергетика - наука об эволюции. Наука об усложнении материальных структур в открытых системах. И наука, которая окончательно захлопнула в эту Вселенную дверь для бога.

Второе начало давно не давало покоя философам. Оно выступало противоречием тому усложнению, которое мы наблюдаем вокруг себя. На каком основании? Ведь Второе начало требует только разрушения, дезорганизации. Пригожин объяснил, на каком. Он экспериментировал с достаточно простыми физическими системами и даже в довольно простых системах обнаруживал, что приток энергии меняет структуру системы. В ней начинают образовываться стабильные вихри, течения, которые "едят" поступающую энергию.

Но, несмотря на усложнение структур и кажущееся нарушение Второго начала, в целом Второе начало термодинамики, конечно же, не нарушается. Если принять солнечную систему за систему закрытую, то есть пренебречь звездным излучением, как фактором несущественным, то мы увидим, что общая энтропия солнечной системы растет. Процессы созидания на Земле оплачиваются разрушением Солнца. Солнце - практически единственный наш источник энергии.

Созидание всегда оплачивается разрушением - это фундаментальное следствие Второго начала термодинамики. Лев пожирает лань, строя свое тело на деструкции чужого тела. Человечество разрушает биоценозы, завоевывая себе жизненное пространство. Гусеница пожирает листок. А все вместе мы пожираем наше Солнце. Всего одна двухмиллиардная часть его энергии попадает на Землю, и этого хватает на все здешние процессы.

 

О наблюдателях и информации

Из квантовой механики вытекает одно важное следствие. И сформулировать его можно так: наблюдая за миром, мы меняем его.

Если вы включаете в электрическую сеть амперметр, чтобы узнать, какой в цепи ток, то стрелка будет показывать не ток в исследуемой цепи, а ток в исследуемой цепи с амперметром, поскольку амперметр имеет свое сопротивление и, значит, меняет ток.

Но как, например, влияет на Америку, смотрящий на нее в подзорную трубу Колумб?

Действительно, в макромире влияние наблюдателя на изучаемый объект порой настолько слабо, что практически не играет никакой роли. Особенно если объект большой, а наблюдатель пассивный. Но в микромире ситуация уже иная. Если вы хотите узнать что-то о частице, вы должны получить от нее сигнал. Можно получить сигнал с помощью кванта света, который в физике еще иногда называют квантом энергии. Но если частица излучила энергию, ее состояние резко изменилось. Мы получаем информацию, убивая то состояние, о котором хотели узнать. Потому что носитель информации всегда материален.

Информация есть определенным образом структурированная материя. Например, типографская краска, расположенная на бумаге в определенном порядке. Характерная намагниченность ленты в магнитофоне. Амплитудно или частотно модулированная радиоволна. Клиновидные риски на глиняной табличке древних шумеров.

"Информация материальна! Мысль материальна! Поэтому она может воздействовать!"

Это ошибочно.

Мысль - не материальна. Ибо мозг не выделяет мысль, как желчный пузырь желчь - так примитивно думали только вульгарные материалисты, которых справедливо критиковала материалистическая марксистско-ленинская философия. Мысль нельзя выделить в пробирку, как желудочный сок. Поскольку мысль и информация не материальны. Они самым настоящим образом идеальны.

Но информация - это всегда определенным образом организованная материя:

1) Информация всегда сидит на каком-то материальном носителе. Сама таковым не являясь. Книга - это не информация, это вещь, предмет. Буквы в книге - всего лишь краска. Мысль в мозгу - совокупность электрохимических импульсов.

2) Буквы превращаются в информацию только тогда, когда есть кто-то, кто может эти буквы декодировать в смысл. Информация возникает только тогда, когда есть воспринимающий субъект.

Норберт Винер, отец кибернетики, определял информацию следующим образом: информация - это сигнал, которого ждут. Определенным образом организованная материя плюс ключ для ее прочтения - вот что такое информация, если быть точным. Информация появляется только тогда, когда есть объект (материя, несущая сообщение) и субъект, который обладает знанием, как расшифровывается это сообщение (организованное расположение материи во времени и пространстве). Если сообщение послано, но никем не воспринято, оно так и пройдет по миру белым шумом.

В микромире частица зависит от наблюдателя, потому что наблюдая (получая сигналы - кванты), он тем самым вмешивается в процесс. Но и в макромире часто происходит то же. Что стало с Америкой после открытия ее Колумбом? Познавая микромир, мы меняем его непосредственно. Познавая макромир, мы меняем его опосредованно. И посредником тут служит разум. Разум - это способность, получая от мира сведения, менять его в соответствии со своими целями.

Эволюция - процесс многогранный: растет сложность систем, их автономность от среды и их отражательная способность. Что такое человеческое "я", личность, разум, психика, душа? Всего лишь отражение внешнего мира.

При этом мы можем видеть мир не таким, какой он есть на самом деле, а таким, каким представляет его наш мозг. Остальное - это условности. Договоренности между людьми. Люди договорились называть некий цвет красным. А теперь представьте, что они договорились бы называть его не красным, а синим. И то, что мы называем красным, мы называли бы синим. Это условность. Истина же состоит в том, что этот цвет определяется определенной длиной электромагнитной волны.

Отражение существует и в мире элементарных частиц, и в мире твердых тел, и в мире химии, биологии, и в социальном мире. Фотон отражается от зеркала - "угол падения равен углу отражения". Каблук отражается в глине продавленным следом. Молекула ДНК отражается путем редубликации - удвоением самой себя в питательной среде. Отражение инфузории - ее способность ползти на свет и делиться.

Сложность отражения растет вместе с усложнением систем. Животное отражает мир своей психикой. Зверь смотрит, анализирует, запоминает и делает прогнозы. Волк мчится за зайцем, срезая углы - с упреждением. Потому что высокоорганизованный организм уже не просто отражает реальность, но и может ее прогнозировать. Это свойство - прогностика - позволяет организму успешно конкурировать в борьбе за ресурсы с подобными ему системами (другими волками).

Наконец, появляется разум. Человеческое отражение мира - это сложнейшая психика. Социальное отражение - искусство, культура, наука, религия.

А теперь один вывод. Душа не бессмертна. Вместе с распадом мозга теряется материальная структура, на которой писалась информация о личности. И личность пропадает, перестает существовать.

"Есть законы сохранения, согласно которым ничто не исчезает бесследно, а только лишь преобразовывается в другие формы и виды энергии! Значит, и мое Я бессмертно".

Верно. Только физика со своими законами сохранения относится к материальному миру. А информация, мысль - категории идеальные, В мире идей может все пропадать и исчезать совершенно бесследно.

 

Насколько велика наша Вселенная?

Возраст Вселенной примерно 13,7 млрд. лет - именно столько шел к нам свет от самых дальних галактик. Исходя из этого, можно было бы резюмировать, что радиус Вселенной - 13,7 млрд. световых лет, а диаметр - вдвое больше, т.е., 27,4 млрд.

Но Вселенная расширяется со времени Большого взрыва.

Возьмем две точки. В одной точке находится наблюдатель. Из второй точки к первой идет луч света. Но пока этот луч дойдет до наблюдателя, вторая точка отдалится от первой, потому что Вселенная расширяется.

Расчеты приводят к значению в 78 миллиардов световых лет. Свет не летел так далеко, но от исходной точки фотона, который спустя 13,7 миллиардов лет полёта наблюдается нами, до нас стало 78 миллиардов световых лет. Это - радиус Вселенной, а взятый дважды - 156 миллиардов световых лет - диаметр. Они вычислены, исходя из взгляда в прошлое на 90% всего пройденного пути, поэтому могут быть чуть больше.

 


Назад
Об эволюции

Дальше
Об эволюции жизни на Земле


Оглавление

Добавить в избранное

Вы провели на странице минут/секунд.

Яндекс.Метрика <--#endif-->