Бэттлер, Алекс. Диалектика силы

Подождите немного. Документ загружается.

101

сания этих закономерностей, как уже упоминалось, требуется некая Квантовая

теория тяготения, которой пока нет. Как бы то ни было, только после взрыва по

мере расширения Вселенной, по мере того, как те или иные "кирпичики" веще-

ства (протоны и нейтроны), образовывая ядра гелия, дейтерия и других мель-

чайших элементов и преодолевая плазменное состояние, "находили себя" в

неких других целостностях, начиная с микромира и кончая макромиром

. При-

чем формирование той или иной целостности происходило одновременно с

формированием законов сохранения этих целостностей, а также законов взаи-

модействия между различными целостностями. Кроме того, я не исключаю, что

по мере ускоряющегося расширения Вселенной "старые" законы и даже посто-

янные величины, например гравитационная константа, могут меняться. Образо-

вание новых структур материи, например в виде органической материи, сопро-

вождалось формированием новых законов, которые вряд ли были запрограмми-

рованы в "сгустке".

5. Космóбия и причина Большого взрыва

На предыдущих страницах многажды употреблялось слово "сила", с кото-

рой настала пора разобраться в контексте ее значения в неорганической части

Вселенной, охватывающей микро- и мегамир. В философской части я ввел но-

вое слово космóбия – C (с греч. – космическая сила), имея в виду силу, которая

заставляет расширяться Вселенную. В тот момент я еще не знал о космологиче-

ской константе, введенной Эйнштейном, и о различных дебатах, которые раз-

вернулись вокруг нее после 1998 г., когда было установлено ускоренное расши-

рение Вселенной. Эта константа нам понадобится при рассуждениях о причине

Большого взрыва. Но для начала я хочу воспроизвести своего рода табличку-

лестницу, которую я позаимствовал у Джона Тэйлора. Она будет полезна для

неспециалистов в области физики, поскольку наглядно показывает иерархию

"взаимоотношений" в неорганическом мире

См.: Физика космоса. Маленькая энциклопедия, с. 90–108.

Taylor, John, When the clock struck zero, р. 82.

102

Кванты сил природы могут быть представлены в такой табличке:

Силы

Квант

Электромагнитные

Ядерные силы

Радиоактивные

Фотон

Глюон

(W,Z) мезоны

Такая картина представлялась Джону Тэйлору на момент написания его

книги (1994). Причем он оговаривал, что, возможно, к концу столетия (XX века)

обнаружатся новые частицы, которые могут быть добавлены к его "лестнице",

что сейчас и будет сделано. Теперь эта табличка выглядит так

Силы

Квант

Электромагнитные

Ядерные (сильные)

Радиоактивные (слабые)

Гравитационные

Космические (космóбия)

Фотон

Глюон

(W,Z) мезоны

Гравитоны

Дейоны

Сразу же хочу оговориться об одной вещи. Н а русском языке левый столбец обычно обознача-

ется слово м "взаимодействи е", а правый – "переносчик взаимо действия " (см.: Григорьев В., Мя-

кишев В. Силы в природе, с. 408). На английс к о м – именно так, как указано у меня – сила (force),

а правый столбец и менуется словом "квант" или "частички – переносчики силы". Русский вари-

ант меня не у страивает хотя бы уже потому, что "взаимодей ствие" нельзя "перенести". Поэтому

я буду придерживаться английской терминологии.

Молекулы

Атомы

Ядра + фотоны + электроны

Протоны + нейтроны

Электроны + нейтрино

+ фотоны +

(u,d)

(c,s)

(b,t)

Кварки + глюоны +

+ фотоны +

(электро ны + нейтрин о)

(мюоны + нейтрин о)

(тауоны + н ей тр ин о)

+ (W, Z)

мезоны

Материя

103

Хочу напомнить, что если первые три кванта (фотоны, г люоны, мезоны) и

их физические параметры были экспериментально подтверждены относительно

давно (к 1984 г.), то в отношении гравитона до сих пор существуют некоторые

сомнения, поскольку он наглядно так и не был обнаружен. В то же время кос-

венно его существование было установлено еще в 1984 г. на основе открытия

пульсара в бинарной системе, за что американские астрономы Рассел А. Хальс и

Джозеф А. Тэйлор получили Нобелевскую премию по физике в 1993 г.

Дейон – мной придуманное название вакуумной частицы, связанной с уско-

ренным расширением Вселенной и концепцией Большого взрыва, о чем речь

впереди.

Теперь о таблице-лестнице Тэйлора. Она наглядно иллюстрирует матери-

альность мира, состоящего из различных структур материи: вещественной и по-

левой, каждой из которых присуща та или иная сила. Физическая наука смогла

выявить базовые силы природы, которые были зафиксированы в законах,

например, Ньютона, Кулона и Максвелла; другие стали известны из эмпириче-

ских соотношений в виде космических чисел.

Вот некоторые из них

. Космическое число N измеряет силу (strength) элек-

трических сил (force), удерживающих атомы вместе и деленных на силу грави-

тации между ними. Это число равно 10

Другим космическим числом является Ε (эпсилон), равное 0.007. Оно вы-

числяется через пропорции энергии, которая освобождается при превращении

водорода в гелий. E определяет степень прочности связей атомных ядер и объ-

ясняет возникновение всех атомов. Эта цифра позволяет, например, определить,

что каждый кубометр пространства содержит 412 млн квантов радиации, или

фотонов, и что средняя плотность атомов Вселенной равна только 0.2 на кубо-

метр. И хотя, как пишет Рис, точно не ясно, сколько атомов в диффузном газе

или "черной материи", но, исходя из приближенных расчетов, предполагается,

что в каждом атоме Вселенной содержится около 2 млрд фотонов

Определение космических чисел и их значение почерпнуты мной из: Rees, 2–3.

Rees, 66.

104

Космическое число Ω (омега) выражает количество материи в нашей Все-

ленной – галактики, диффузные газы и темную материю. Оно сообщает нам о

важности гравитации и расширяющейся энергии во Вселенной.

Космическое число Q информирует о всей космической структуре – звездах,

галактиках, кластерных галактиках и т. д. Следует подчеркнуть, что даже мини-

мальные отклонения от числовых параметров, свойственных названным числам,

привели бы к формированию кардинально иной Вселенной, скорее всего, без

появления человека.

Нас же большое всего интересует число, обозначаемое символом λ (лямбда),

ставшее объектом пристального внимания после 1998 г., о чем уже неоднократ-

но говорилось.

Это – космическая константа, которую Эйнштейн добавил в свою ОТО, что-

бы обосновать статичное состояние Вселенной. Определенная характеристика

этой константы как силы отталкивания уравновешивала силы гравитации, в ре-

зультате чего Вселенная оставалась хотя и бесконечной, но не безграничной.

Когда же обнаружилась, что Вселенная расширяется, λ была предана забвению

на многие десятки лет. Но вернулись к ней, когда предположили, что Вселенная

расширяется ускоренно. Это вело к заключению, что существует какая-то "от-

талкивающая" космическая сила. Она не различима в Солнечной системе, не

имеет, видимо, особого значения даже в нашей галактике, но может оказывать

существенное влияние на просторах Вселенной. Несмотря на ее "слабость", она

в состоянии превзойти ослабленную гравитацию в межгалактическом простран-

стве, почему ее нередко и называют антигравитационной силой.

Эта космологическая константа обычно увязывается с темной энергией, о

которой было сказано выше.

В принципе на этом я мог бы поставить точку, показав как материальная

Вселенная раскрывает себя через физические силы, принимая в различных

структурах материи различные силовые облики и их числовые характеристики.

Но в вышеприведенной таблице фигурирует еще одна сила – космобия в виде

вакуумных сил с квантом дейон. И хотя о вакууме было сказано на предыдущих

страницах, однако без связи с дейоном. Поскольку этот квант, по моему пред-

положению, сыграл ключевую роль в Начале Вселенной и сыграет "гнусную"

105

роль в ее конце, который в английском языке принято называть Большим трес-

ком (Big Crunch), есть смысл еще раз вернуться к этому Началу.

Правда, в него многие не верят, но его по теории и многим экспериментам

не может не быть. Тем не менее, прежде чем представить свой подход, я еще раз

хочу дать слово скептикам Большого взрыва, затем некоторым оптимистам и

только затем себе, хотел было сказать, материалисту. Самое удивительное, что

все, кому будет предоставлено слово, материалисты, хотя не все в этом откро-

венно признаются

Итак, возвращаемся к причине Большого взрыва. Как уже говорилось, мно-

гие считают этот вопрос принципиально не решаемым в силу физических зако-

номерностей. Например, в случае квантуемости структуры пространства-

времени. Имеется в виду, что пространство-время дискретно, т. е. существует

минимальный пространственный размер и минимальный временной интервал.

Согласно этим предположениям, минимальный линейный размер (квант про-

странства) равен ~

−

см, а минимальный временной интервал (квант времени)

составляет ~

−

c. (Читатель уже заметил, что мы все время крутимся вокруг

планковских параметров.) Для сравнения: размер атомного ядра равен ~

−

cм,

что на 20 порядков больше кванта пространства, а свет проходит расстояние,

равное поперечному размеру ядра атома водорода, за время ~

−

c, что выгля-

дит вечностью по сравнению с квантом времени. "Если квантовый характер

пространства-времени реален, – пишет Ровинский, – то при всей малости ука-

занных величин невозможно сблизить частицы вещества на дистанцию, мень-

шую кванта пространства, и невозможно приблизиться к началу расширения

Вселенной ближе, чем на 10-43 с".

Но даже если подобное допущение о квантуемости пространства-времени

подтвердится, то это всего лишь будет означать экспериментальную недоступ-

ность "начала". Однако есть ученые, которые отрицают познание "начала" Все-

ленной в принципе, например, уже упоминавшийся анг личанин Джон Тэйлор,

физик и математик, на основе своей Теории бесконечных возвратов. Примени-

тельно к Вселенной она работает следующим образом. Каждый уровень энерге-

Такая осторожность, как ни странно покажется русскому читателю, часто связана с тем, что

слово "материалист" на Западе часто ассоциируется со словом "вещист", т.е. чело в ек , к о то р ы й

материальны е ценности ставит вы ше духов ных. Вот такая закавыка.

106

тического состояния Вселенной требует своей специфической теории, причем

"начало" этого уровня совпадает с "концом" предыдущего уровня или энергети-

ческого состояния этого предыдущего уровня Вселенной. Соответственно,

предыдущий уровень, равно как и последующий, требует своих теорий, и так

без конца, поскольку существует бесконечный ряд уровней Вселенной

. (Очень

напоминает апории Зенона об Ахилле и Стреле.) По его мнению, даже если ис-

пользовать идею квантового создания Вселенной, которая может способство-

вать пониманию различных уровней, то и она не объяснит существование Все-

ленной. Тэйлор пишет, что Вселенная "может рассматриваться не как созданное

(кем-то), по крайней мере в нашем понимании, поскольку она весьма вероятно

представляет бесконечную сложность" (р. 116). То есть он категорически вы-

ступает против "божественных" начал, но, главное, против всех вариантов "Тео-

рии всего" (р. VIII, 4, 13, 177–178). Он полагает, что на вопрос о "начале" мы

никогда не сможем ответить, поскольку оно "отходит в бесконечное прошлое;

оно никогда не может быть доступно, хотя мы всегда в состоянии двигаться

вперед" (р.176).

Как ни странно, но Тэйлор фактически утрировал тезис материалистической

диалектики, который утверждает, что материя (а не Вселенная) бесконечна в

своих проявлениях и посему бесконечен процесс ее познания. Действительно,

каждый участок или уровень материального мира требует своих теорий, кон-

цепций и подходов, но это не значит, что те или иные ее формы или проявления

не познаваемы "в принципе". Что подтверждает, кстати, и сам Тэйлор, в чем мы

сможем убедиться, когда доберемся до главы о сознании.

Как бы то ни было, на теоретическом же уровне, особенно с конца 90-х го-

дов прошлого века, все больше и больше ученых предлагают свои варианты

осмысления этого Начала. Вот, например, один из них.

Два итальянца – Габриэль Венециано и Маурицио Гасперени из Туринского

университета – для начала исходят из того, что Вселенная существовала задолго

до взрыва и представляла собой холодную и бесконечную пространственную

протяженность. В какой-то момент возникла нестабильность (почему?), в ка-

кой-то степени совпадающая с математическим описанием инфляционной "эпо-

Taylor, 114–115.

107

хи" Гута, которая и заставила все части Вселенной быстро разбегаться друг от

друга. Это стало причиной того, что пространство начало скручиваться, в ре-

зультате чего резко увеличилась температура и энергетическая плотность. Через

некоторое время трехмерный регион миллиметровой величины внутри этого

обширного пространства мог выглядеть как супергорячий и плотный кусочек,

появившийся из инфляционного расширения Гута. Затем развитие шло по сце-

нарию, соответствующему Стандартной модели Большого взрыва. Более того,

поскольку период перед Большим взрывом имеет собственное инфляционное

расширение, то гутовское решение проблемы может быть приложимо и к пери-

оду до 0

Возможно, этот подход снимает вопрос о "начале-вечности" Вселенной, но

оставляет старые проблемы: почему возникла "нестабильность", или флуктуа-

ция? По этим проблемам, оказывается, можно рассуждать не только на теорети-

ческом, но и на экспериментальном уровнях. Лавина сообщений, поступающая

из различных космических лабораторий мира, подкрепляет это предположение.

Так, в одном из сообщений содержится такая информация:

Международная группа ученых впервые получила экспериментальное подтвержде-

ние теории Большого взрыва. Группе физиков из Я понии, США и ряда других стран

удалось в ходе оп ытов со столкновением частиц в Национальной лаборатории Brook

Heaven (Нью-Йорк) воссоздать первые мгновения зарождения Вселенной.

Согласно теории, в течение нескольких микросекунд после Большого взрыва про-

изошел мощный скачок температуры, при которой материя существовала в виде плаз-

мы – хаотичного движения фундаментальных частиц.

Эти частицы называю тся кварками и считаются базовыми "кирпичиками" миро-

здания, а также гл юо нам и – нейтральными частицами, которые сцепляют кварки между

собой. После падения температуры глюоны соединили кварки в протоны и нейтроны,

те образовали ядра, затем возникли атомы.

Во время экспериментов в США (январь–март 2003 г.) специалисты смогли воссо-

здать плазму материи, предпо лож итель но образо вавш ую ся посл е взрыва. В частно сти ,

они сталкивали ядра атомов золота на скорости, близкой к скорости света. (Точнее, и о-

ны золота сталкивались с более легкими ионами дейтерия.)

Подр. см. : Greene, 362–363.

108

В итоге температура в зоне эксперимента повысилась до двух триллионов градусов,

что в 300 млн раз превыш ает темп ературу поверхности Солнца. Было отмечено также и

исчезновение одного из сталкиваемых потоков ядер. Как считают ученые, ядра распа-

лись на невидимые кварки, существовавшие доли секунды.

Я не берусь в деталях описывать эти эксперименты, поскольку они могут

заинтересовать только специалистов. Мне здесь важно было подчеркнуть, что,

судя по той активности, с какой ученые взялись за это "начало", можно предпо-

ложить, что в XXI веке и даже в первой четверти этого века этот вопрос будет

решен, причем именно на основе экспериментальных данных.

Для меня же более интересен вопрос, как теоретики-физики и даже филосо-

фы приходят к утверждениям о том или ином явлении, впоследствии подтвер-

ждаемым экспериментами и практикой.

Чуть более 30 лет назад английский философ Джордж Мелуш именно в свя-

зи с проблемой Вселенной рассуждал о категории "ничто" и Многовселенной

(Pluriverse). В первом случае ему надо было доказать, что "чи стое ничто есть

необходимость нормального рационального взгляда на вещи", без которого мы

не поймем, что такое "нечто"

. Хотя тема давно разжевана Гегелем, но, учиты-

вая, что англосаксы диалектику никогда не жаловали, рассуждения Мелуши на

этот счет были весьма для них полезны. Во втором случае, отталкиваясь от

Многовселенности (само слово было введено Дж. Бенардетом), Мелуши надо

было доказать, что наша Вселенная еще не вся вселенная. Исходя из чисто фи-

лософской логики, он пишет, что как только мы начинаем определять, или, в его

терминологии, селекционировать Вселенную со всеми присущими ей силами и

вещами, то мы фактически ведем отбор-селекцию из чего-то большего, чем она

сама (с. 79). "Следовательно, какая бы специфическая Вселенная ни была ото-

брана, она не будет Вселенной как целостность" (с. 80). В результате мы имеем

отобранную, или ограниченную, а в его теории – Селекционную Вселенную, ко-

торая является частью не отобранной, то есть Не-селективной Вселенной. В

первом случае она всегда ограничена, содержит "только некоторые вещи", во

втором – неограниченная и в ней "нет ничего, чтобы она не содержала" (с. 81).

Melhuish, George, The Paradoxical Nature of Reality, 104.

109

Мелуши считал, что "принятие концепции Не-селективной Вселенной пред-

ставляет фундаментальную революцию в космогонии" (с. 82).

Хотя, как показала практика, революцией этот подход в космогонии не стал

(возможно, космогонисты не читают философских работ, на чем, кстати, наста-

ивает Вайнберг), но сам по себе он является теоретической предпосылкой для

последующих концепций Мега- и Мультивселенных. Тем более что в 1970-е го-

ды еще доминировали взгляды стационарной бесконечной Вселенной.

В настоящее время более интересной может оказаться теоретическая схема

Начала Вселенной, предложенная бельгийским физиком Эдгаром Гунцигом из

Свободного университета (Брюссель). Его концепция космогонии тесно связана

с космогонической константой и Пустотой в момент взрыва.

Ее основным тезисом является: "Странное действующее лицо – эта расши-

ряющаяся Вселенная: классическим образом она может родиться только в ре-

зультате сингулярного Большого Взрыва, но квантовым образом, напротив, от-

крывается возможность физически постижимого рождения из... практически из

ничего, из квантовой пустоты!"

Дело в том, что для него квантовая пустота, или квантовое поле, есть онто-

логическая сущность квантовой теории п олей (c. 41–42). Именно эта Пустота и

порождает космологическую константу в процессе расширения пространства-

времени. Причем ни пространство-время, ни сама Пустота не являются у него

пассивными. "Напротив, – пишет Гунциг, – квантовое поле становится дей-

ствующим лицом экстраординарного феномена: расширение пространства-

времени порождает создание материальных частиц, связанных с этим полем. В

рамках квантовой теории полей частицы выражают квантовые возбуждения по-

ля, а квантовое поле квантовым образом возбуждается из-за расширения про-

странства-времени, в которое оно погружено. Это расширение геометрического

субстрата оказывает на квантовое поле воздействие, аналогичное воздействию

внешнего источника энергии: оно вынуждает его квантовым образом порождать

материю" (с. 41). То есть космический флюид (видимо, "квинтэссенция") по-

рождает сам себя и з взаимодействия квантового п оля и пространства-времени.

При этом понятно, что Пустота – это не отсутствие материи, а особое его состо-

Гунциг Эдгар. История истории первоначала. – Пригожин И. (ред.). Человек перед лицом не-

определенности, с. 43.

110

яние с минимальной энергией, т.е. она и есть тот самый энергетический вакуум,

о котором речь шла выше. Причем непрерывное создание новой энергии (сле-

довательно, и материальных частичек) компенсируется "растеканием" его плот-

ности. В результате геометрия (пространство-время) при таких посылках не

только сохраняет свою динамичность, но при взаимодействии в квантовом поле

становится энергетическим лицом.

В таком подходе на самом деле нет ничего странного. Когда в философской

части я постулировал, что материи одновременно присущи движение, сила,

пространство и время, это означало не просто констатацию наличия пассивных

атрибутов, а их взаимозависимость и неразрывность: ни одного атрибута не су-

ществует поодиночке. (Возможно, за исключением таких необычных явлений,

как черные дыры, или явлений, существующих за рамками законов нашей Все-

ленной.) А раз так, любое изменение какого-то атрибута автоматически ведет к

изменению всех остальных атрибутов. Чтобы было ясней, вспомним классиче-

скую диалектическую пару: форма и содержание. На гносеологическом уровне

мы обычно утверждаем, что изменение формы ведет к изменению содержания.

Воспринимается это так, будто бы одно явление (изменение формы) предше-

ствует другому (изменению содержания), и наоборот. На самом деле на онтоло-

гическом уровне это взаимодействие происходит одновременно при активном

участии двух моментов, порождающих третье. Иначе говоря, утверждение Гун-

цига о порождении частиц при взаимодействии пространства-времени (форма) и

Пустоты (содержание) вполне вписывается в диалектику противоречий. Весь

вопрос, насколько оно вписывается в физическую реальность?

Естественно, возн икает вопрос: а что рождает такое взаимодействие, какова

его причина? Гунциг , будучи последователем И. Пригожина, естественно, гово-

рит о резонансе, флуктуациях и нестабильности. Его Пустота и пространство-

время вступают в резонанс, отвечая друг другу возникающими флуктуациями.

Совершенно понятно, что Вселенная появляется из "нестабильной пустоты!"

Если точнее, то "Вселенная появляется как неизбежный ответ квантовой пусто-

ты на повсеместное присутствие гравитации" (с. 45). Это означает, что никакой

сингулярности не было, не было и в зрыва. Материя же взялась по принципу, о

котором только что упоминалось. Но на всякий случай повторю еще раз: про-

изошел перенос энергии от геометрии к материи, что в целом обеспечивает