Хван М.П. Неистовая Вселенная: От Большого взрыва до ускоренного расширения, от кварков до суперструн
Подождите немного. Документ загружается.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
11
11
м ож ет зам едли ться и в конц е концов останови ться, а затем м ож ет начаться сж ати е (т.
е. коллап с) В селенн ой .
С ледовательно, по третьем у сцен ари ю м одели ф ридм ановской В селен н ой
расш ирен и е В селен н ой м ож ет см ен и ться сж ати ем , т. е. гравитац и он н ы м коллап сом .
П оэтом у В селенная возврати тся к своем у исходн ом у началу Б ольш ого взры ва, т. е.
си н гулярной точке бесконечн ой п лотн ости вещ ества В селенной и и скри влен и я
простран ства-врем ен и .
М асш таби р ов ан и е
С ам о структури ровани е В селен н ой подчи н ено ф рактальном у закону
м асш табирования: образован и е лю бой структуры во В селен н ой —
м и кроскопи ческой, или м акроскоп и ческой, или крупном асш табной косм ической —
подчиняется ф рактальном у закон у м асш табировани я.
М асш табирован и е как ф рактальны й закон есть ф ун дам ен тальны й закон
сам ооргани заци и и сам оструктури рован и я м атерии во В селен н ой . П ри этом
м асш табирован и е м ы п он и м аем н е только в простран ственном , н о и врем ен н ом
см ы сле, т. е. и сходи м из единого пространства-врем ени как ц елого. П оэтом у
м асш табирование есть едины й п ространственно -врем енной закон сам оорган и зац и и и
сам оструктурирован и я м атери и : лю бая структура и п ространствен н а, и врем енн а.
И н ы м и словам и , он а по своей сути и п ри роде подчи няется и пространственн ом у, и
врем енн ом у м асш таби рован и ю : м асш табировани е как п ространственно -врем ен н ой
закон всего сущ его во В селенн ой есть ф ундам ен тальн ы й и неотъем лем ы й способ
бы тия сам ооргани зую щ ей ся и сам оструктурирую щ ейся м атерии. М атерии как
сам ооргани зую щ ейся и сам оструктури рую щ ейся объекти вн ой ф изической
реальности и м м ан ентно при сущ е внутренн ее м асш табировани е, которое является
ф ун дам ен тальн ы м законом сп особа п ро странственн о-врем енн ого сущ ествовани я
всех и лю бы х вещ ей как структурны х целостн ы х образовани й : без м асш табирован и я
поэтом у не сущ ествует и не м ож ет сущ ествовать ни сам ооргани заци я, н и
сам оструктурирован и е м атерии вообщ е: в сам оструктури рован и и вещ ей всегд а и
везде участвует великая и неун и чтож им ая ф илософ ская триада м атерии ,
простран ства и врем ени как един ое и неразры вное ц елое.
М и р элем ентарны х частиц м асш таби рован точно так ж е, как атом арн ы й м и р и
м и р м олекулярн ы й, но он и подчи н яю тся своим собственны м сп еци ф и чески м
закон ом ерн остям пространственн о -врем ен н ого м асш табировани я как объекти вн ы м
сп особам их сущ ествован и я, рож дени я и ун и чтож ен и я.
В м и ре элем ентарн ы х частиц сущ ествует три класса и х:
1) короткож и вущ ие части ц ы : к ни м отн осятся н естабильны е, бы строраспадаю щ и еся
странн ы е части ц ы ;
2) виртуальны е, врем я ж и зн и которы х порядка 10
-24
с;
3) стабильн ы е, долгож и вущ ие: к ним относятся п реж де всего протон, электрон и др.
М ы останови м ся только н а рассм отрени и последних, долгож и вущ их, части ц —
протон а и электрона, ф илософ ское значен и е которы х во всем м и роздани и В селенной
трудно п ереоц ени ть, и бо вещ ество во В селенн ой состои т из 75 % атом ов водорода и
23 % атом ов гелия, атом ы которы х состоят и з п ротонов и электронов: п ротоны и
электрон ы — основн ы е частиц ы , из которы х состоят атом ы водорода и атом ы гели я.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
12
12
П роблем а стабильности п ротона — это очень слож н ы й и п ока до кон ц а не
реш ен н ы й воп рос. В о-п ервы х, стан дартная м одель Ф Э Ч — SU
(5)
— п редсказы вает
возм ож ность распада п ротона. В едь проблем а стабильн ости п ротона — это проблем а
стабильн ости вещ ества во В селенн ой , проблем а стаби льности сам ой н аш ей
В селенной; во -вторы х, проблем а стабильности протон а — это очен ь трудная и
слож н ая экспери м ен тальная проблем а ее п роверки: в одной тон н е вещ ества
содерж ится 10
29
н уклон ов, и з н и х в течение 10 лет м ож ет распадаться только один
протон . П оэтом у соверш енно н еслучайн о то обстоятельство, что до сего врем ен и в
эксперим ен тах н е удалось ф иксировать ни одн ого случая распада протона, н есм отря
на то, что п оиски распада п ротон а ведутся во м н оги х стран ах м ира. В -третьих,
теорети чески е м одели предсказы ваю т врем я ж и зн и п ротон а 10
32
с, а все
эксперим ен тальны е наблю ден и я показы ваю т необходим ость увели чен и я срока ж и зн и
протон а ещ е на три порядка — 10
35
с.
П оэтом у, как ви ди м , простран ствен н о -врем енн ой м асш таб как закон ом ерны й
сп особ бы тия протона им еет ф ундам ен тальн ое ф и лософ ско -м ировоззрен ческое
значен и е: с п ространственно-врем енн ы м м асш табировани ем связан о сам о
м и ропони м ан и е о стаби льности (или нестабильн ости ) м атери и вообщ е и ,
следовательно, В селен н ой. В ид и м о, н аш е счастье, что п ротон является
«долгож ителем » во В селенной: он является основн ы м строи тельны м м атериалом
види м ого вещ ества (т. е. бари он и ческой м атери и как ви ди м ой, светящ ейся). М ы уж е
не говорим , каки м ядерн ы м топ ли вом является протон для терм оядерны х п роц ессов,
происходящ их в недрах звезд в ядерн ом котле: в н едрах н аш ей звезды С олнц а
еж есекундн о 600 τ водорода п ревращ ается в гели й . А в более м ассивн ы х звездах, чем
наш е С олнце, еж есекун дн о м и ллионы тон н водорода п ревращ аю тся в гелий. В
недрах звезд под действием силы тяготен и я при тем пературе, дости гаю щ ей более 10
м и ллион ов градусов, атом ы водорода разруш аю тся, и п роисходят столкновен и я
протон а с электрон ом , которы е порож даю т ней трон , распадаю щ и йся на электрон и
электрон н ое анти н ейтрино, которы е, захватив часть эн ерги и , сразу ж е п окидаю т
звезду:
p + е --> n
0
+ е + v
c
.
Э ти реакц и и зам ечательны тем , что в н и х участвую т, так или и н аче, все четы ре
ти п а взаим одействий :
1) сила грави таци и ;
2) сильное взаи м одействие (как адронн ое, так и кварк -глю он н ое);
3) слабое взаи м одействие как распад нейтрон а и образован и е нейтри н о;
4) электром агни тн ое взаи м одействие — е.
Т аково ф и лософ ско-м и ровоззрен ческое зн ачени е п ространствен н о -врем енн ого
м асш таба протона как способа его сущ ествован и я, его рож ден и я и ги бели .
В одород и гели й участвую т в образовани и крупном асш табной структуры
В селенной: крупном асш табн ы е газовы е облака, как «блин ы », п од действи ем силы
тяготени я ф рагм ен тирую т (дробятся) н а более м елкие объекты (галактики ), которы е
объеди н яю тся в скоплен и я и сверхскоплени я галакти к. С точки зрения ф рактального
м асш табирования важ н о и сущ ествен н о то, что эти «блин н ы е» газовы е облака
обладаю т ячеи стой структурой , п одобн ой «пчели н ы м сотам », н а стенках которы х (т.
е. «бли н ах»), как отм ечает академ и к Я . Б . Зельдови ч, сосредоточен а больш ая доля
вещ ества, а м еж ду «бли н ам и » — тем ны е пространствен н ы е пустоты , п рирода и
свой ства которы х остаю тся загадочн ы м и и все ещ е н еразгадан н ы м и : «бли ны »
обладаю т вы раж ен -
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
13
13
ны м пространствен н о -врем енн ы м м асш табом (т. е. разм ерн остью ), тем ны е пустоты ,
разделяю щ и е «блины », — такж е оп ределен н ы м п ространственно-врем енн ы м
м асш табом .
Ф рактальное м асш табирован и е н е тож дественн о просто пространственно -
врем енн ом у м асш табу, а является он о более глубоки м , всеобщ им понятием ,
учи ты ваю щ им все тон кие детали , извили н ы , зи гзаги , ком ки и ком очки и бугры ,
которы е в своей слож н ой совокуп н ости создаю т п рекрасн ы е ф орм ы красоты в м и ре,
являю щ иеся п редм етом н аш его созерц ани я и бескоры стного восхищ ения, видя
верш ины гор и горны е скалисты е хребты -утесы , а такж е ландш аф т, в котором
сочетается зеленая доли н а с леси сты м и деревьям и, полн оводная река с ее
извили сты м и берегам и и скалисты м и утесам и , устрем ленн ы м и в н ебеса, а такж е
портовы й город м оряков и ры баков, располож ен н ы й н а берегу этой полноводн ой и
судоходной реки, и т. д. П оэтом у ф р актальное м асш табировани е — разм ерность
простран ствен н о-врем ен н ая, представляю щ ая всю п али тру м н огоцветия красоты и
соверш енства творени й п ри роды во В селен н ой . Ф рактальная геом етри я
М андельброта не тож дественн а геом етри ям Е вклида и Рим ана и не сводим а к ни м :
геом етри я Е вкли да и ри м ан овская геом етрия, п ри всей ф ундам ен тальной
м атериали сти ческой (а такж е ф и зической) зн ачи м ости , суть вели кие идеали заци и ,
абстраги рую щ и еся от «м елочны х деталей » — бугров, извили н , ком ков и ком очков,
зигзагов и неровн остей и т. д.
Ф рактальная геом етри я М андельброта в ф и лософ ском ракурсе ближ е к
дей ствительной реальности, и бо он а, с одн ой стороны , схваты вает все «детали» и
«м елочи» творен и я п ри роды , а с другой — ф и кси рует, через п ри зм у этих запутанн ы х
деталей и м елочей творен и й прир оды , общ ую ф ундам ен тальн ую закон ом ерность —
м асш табное сам оподоби е явлен и й при роды как и н вари ан т, регулярно
повторяю щ ий ся п ри всей изм ен чи вости ф еном енов во В селен н ой . М асш табн ое
сам оподоби е (не вн еш н ее, а вн утренн ее) как и н вари антная п овторяем ость всех и
лю бы х явлен и й в природе и косм осе — сам ое вы даю щ ееся откры ти е в ф рактальной
геом етри и М андельброта: м асш табное сам оподоби е как ун и версальн ы й закон
явлени й п ри роды и косм оса характерн о всем у и всяком у бы ти ю м атерии .
М асш табное сам оподоби е как закон сущ его б ы тия м атери и вы ступ ает в качестве
всякого структури рован и я во В селен н ой (как м и кроструктури рован и я и
м акроструктури рован и я, так и круп н ом асш табной структуры В селенной).
И так, косм ологи ческое расш и рени е В селенн ой как результат Б ольш ого взры ва
си н гулярности есть н е только пространствен н о -врем енн ое растягивани е В селенн ой ,
но и структури ровани е сам ой В селен н ой : сам о это структурирован и е как следстви е
процессов возм ущ ени й (как м алы х в радиаци он н о -дом и н и рован н ой ф азе, так и в ф азе
крупном асш табно -вещ ественн ой ) есть процесс перехода от одн ородности и
изотропи и п ространства В селен н ой к неоднородн ости и ан и зотроп и и . О бн аруж ени е
крупном асш табной структуры В селенн ой как состоящ ей и з скоплени й галактик и
сверхскоплений, в состав которы х входят сотни ты сяч галакти к и бол ьш е, явилось
важ ны м доказательством н еодн ородн ости н аш ей В селенной в п ределах 200 — 300
М п к (1 парсек равен 2,4 световы х года). С ледовательн о, п о м ере косм ологи ческого
расш ирен и я В селен н ая стала неодн ородн ой структурой . М ало того, как м ы отм ети ли,
вы даю щ и м ся дости ж ен и ем (н аряду с другим и ) п оследн и х десяти лети й Х Х в. яви лось
откры ти е ани зотроп и и В селенн ой : В селенн ая н е только изотроп н а, но и ани зотропн а.
В чисто ф и зико-косм ологи ческом плане расш ирен и е В селенн ой Ф ридм ан а и м еет
три динам ических типа расш и рен и я:
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
14
14
1) элли п тическое;
2) параболическое;
3) гиперболи ческое косм ологи ческое расш и рен и е В селенн ой .
В этой связи м ы более или м ен ее подробн о останови м вним ани е н а
элли п тическом расш ирен и и , как представляю щ ем ся в ф и лософ ском отнош ени и
наи более ин тересны м .
Н о в сторон е остается один очен ь сущ ественн ы й вопрос: почем у возм ож н а
см ена косм ологи ческого расш ирени я наш ей В селенн ой Б ольш им сж атием ? Н а этот
вопрос м ы ответим : она возм ож на, если ф и зи чески реальная плотн ость м атери и во
В селенной будет п ревы ш ать критическую плотн о сть м атери и . В озм ож н ость
превы ш ени я крити ческой п лотн ости м атерии объясн яю т тем , что ещ е соверш ен н о
недостаточно постигн уты и познан ы все ф орм ы и виды м атери и во В селен н ой : м ы
«видим » в основн ом «светящ ую ся» м атерию , а «тем ную », «н евиди м ую »,
«несветящ ую ся» м атери ю почти не «види м ». О н а пока не позн ана нам и, хотя ее
плотность м ож ет составлять значительн о больш е, чем вся н ам зн аком ая и н ам и
види м ая п лотность м атерии . К ром е того, в м и ре н аш ей В селенн ой сущ ествую т такие
ф орм ы м атери и , которы е:
1) нам и со врем ен ем будут познан ы ;
2) трудно обн аруж и м ы е ф орм ы м атери и ;
3) видим о, в м и ре н аш ей В селенной сущ ествую т такж е таки е «н евидим ы е»,
«непостиж и м ы е», п ока будет сущ ествовать человечество н а наш ей Зем ле, ф орм ы
м атерии, которы е зем ляне никогда н е м огут «уви деть» и не м огут зн ать о н и х
ничего.
И м енн о п оэтом у м ы доп ускаем реальн ую возм ож н ость см ен ы элли п тического
косм ологи ческого расш и рени я В селен н ой Б ольш и м сж атием , которое заверш и тся
Б ольш им крахом , т. е. гранди озны м вселен ским коллап сом , п ревращ аю щ им за
счи танн ы е м инуты (или секун ды ) В селенн ую всю сн ова в си н гулярность.
А п очем у эта см ен а расш ирен и я сж ати ем ? А почем у обязательн о Б ольш ой взры в
см енится Б ольш им крахом ? А п очем у одна си н гулярн ость см ен и тся другой , н овой
си н гулярностью ?
П отом у что в м и ре наш ей В селенной сущ ествую т так н азы ваем ы е степ енн ы е
закон ы , которы е н е зависим ы от м асш таба, т. е. остаю тся инвари антн ы м и п ри
изм ен ени и м асш таба. И ны м и словам и , степ ен н ы е закон ы являю тся сам оп одобны м и
закон ам и п ри ум еньш ен и и или увели чен и и м асш таба: он и абсолю тно н езави сим ы от
м асш таба (т. е. от его увеличен и я или ум еньш ени я).
Закон В сем ирн ого тяготени я Н ью тон а п редставляет собой ф ун дам ен тальн ы й
степенной закон: он н е содерж ит вн утри себя «встроенного» м асш таба. П оэтом у
В селенную м ож но «растянуть», «расш ири ть», «растягивать», а м ож н о и «сж ать»,
«уп лотн и ть», «ум еньш ить» и т. д.
И м енн о п оэтом у возм ож на (без нас, через 30 м и ллиардов лет после н ас) см ен а
расш ирен и я В селен н ой Б ольш и м сж ати ем , Б ольш ого взры ва — Б ольш им крахом ,
реколлап са — коллапсом , сингулярн ости — н овой си н гулярностью .
Т акова ф и лософ ская судьба (возм ож ная) н аш ей В селенн ой , которая м ож ет стать
и станет реальностью (без н ас, поэтом у особенн о беспокои ться н е следует).
Е сли сущ ествует «творец» В селенн ой , то несом н енн о одн о: до сотворен и я
В селенной у этого «творца» долж н а бы ть идея си м м етри и . В се си м м етри чн о:
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
15
15
1. С и н гулярн ость-1 си м м етри чн о см еняется сингулярн остью -2.
2. Р еколлапс см ен яется коллапсом .
3. Р асш и рен и е си м м етри чн о см еняется Б ольш и м сж атием .
4. Б ольш ой взры в си м м етри чн о см еняется Б ольш им крахом .
5. Т риада как ф и лософ ское еди н ство м атери и , п ростран ства и врем ени н и куда и
никогда не и счезает и н е м ож ет и счезнуть даж е в си н гулярн ости: он а даж е из
«пепла» (п лам ен и ) (т. е. Б ольш ого взры ва) возрож дается м ногоцветной и
м н огокрасочной .
М атери я бессм ертна, бессм ертны пространство-врем я, а В селен н ая — оди н из
ликов м ноголи кой м атери и и ее пространства-врем ен и .
Р и с. 1.1. С хем а р асш и р ен и я и сж ати я В сел ен н ой
К ак ви дн о, в основе этой схем ы леж и т и дея сим м етри и : все си м м етри чн о.
Т аковы м и ропоним ани е и м ироразви тие н аш ей В селен н ой до кон ца п р ош лого века,
когда бы л откры т двум я групп ам и ам ери кан ских астрон ом ов косм ический вакуум с
его антигравитацией как причина ускорен н ого и бескон ечн ого расш и рен и я
В селенной.
Г еом етр и я п р остр ан ств а В сел ен н ой Ф р и дм ан а
В реальной В селен н ой , разум еется, осущ ествл яется оди н из трех динам ических
ти п ов косм ологического расш и рен и я: либо п араболи ческое, либо гиперболи ческое,
либо эллиптическое.
В н астоящ ее врем я н ет общ епри знан н ого м н ени я по этом у воп росу среди
учены х ф изиков-косм ологов. О дн и сп еци али сты счи таю т, что соврем ен н ом у
состоянию косм ологи ческого расш ирен и я В селен н ой , вероятнее, соответствует
параболи ческое расш ирение, другие — ги п ерболи ческое расш ирени е, а третьи
счи таю т возм ож н ы м эллипти ческое расш и рен и е.
1. С торон н и ки кон ц епции п араболи ческого расш ирен и я В селенн ой (п роф . М . В .
С аж и н и др.) и сходят и з того, что п ростран ство расш и ряю щ ейся В селенной скорее
плоское, а его геом етри я — евклидова. П оэтом у в целом сторон н и ки конц епц и и
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
16
16
параболи ческого расш и рени я В селенн ой считаю т, что параболи ческое расш ирени е
В селен н ой будет продолж аться безграни чн о. О днако проф . М . В . С аж ин в своей
интересн ой работе «С оврем ен н ая косм ология» не и склю чает возм ож н ость
элли п тического расш ирени я В селен н ой , п оскольку сущ ествует наблю даем ая
кри ви зн а простран ства В селен н ой . Н о значени е вели чины этой криви зны н астолько
м алое, что не поддается эксп ери м ен тальн ой п роверке (после запятой 28 нулей). 2. К
сторон н и кам второй кон ц епц и и ги п ерболи ческого расш и рен и я относятся Э . Г уревич
и А . Д . Ч ерн и н в своей исклю чи тельн о содерж ательной кни ге «В веден и е в
косм огон и ю », которы е считаю т, что соврем ен н ом у состояни ю расш ирен и я
В селенной, вероятн ее, соответствует гип ерболи ческое расш ирен и е как безграни чн ое
расш ирен и е в откры том м и ре Л обачевского. В м есте с тем в этой ж е работе он и
утверж даю т, что нельзя и склю чи ть возм ож ность реализаци и эллип тического
вари анта расш и рен и я во В селен н ой , п оскольку с учетом «тем ной м атери и », н ам ещ е
неи звестн ы х «скры ты х м асс», а такж е трудн о обнаруж иваем ы х ф орм м атерии
различие м еж ду п лотностью и крити ческой (т. е. средн ей) плотностью не так велико.
Р и с. 1.2
Д ля ф и лософ ии особы й и н терес п редставляет собой эллип тически й вари ан т
косм ологи ческого расш и рени я В селен н ой , которое долж н о см ениться Б ольш и м
сж ати ем , а Б ольш ое сж ати е долж но закончиться Б ольш и м крахом , т. е.
катастроф ически м гравитац и он н ы м сж ати ем всей В селен н ой и п ревращ ени ем всего
ее сущ его в новую си н гулярность.
Н еобходи м о ф илософ ское разъяснени е сути схем ы зам кнутого м и ра Р и м ан а в
кон тексте косм ологи ческого расш ирен и я и Б ольш ого сж ати я:
1. С и н гулярн ость как н ачало В селен н ой — глубочайш ее противоречивое
еди н ство коллапса и реколлап са: коллапс как катастроф и ческое грави тационн ое
сж ати е — Б ольш ой крах, а реколлап с как косм ологи ческое расш и рени е — Б ольш ой
взры в.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
17
17
Значит, В селен н ая рож дается из си н гулярн ости в результате Б ольш ого взры ва:
косм ологи ческое расш ирен и е есть следстви е Б ольш ого взры ва.
Н а экваторе расш ирен и е см ен яется Б ольш им сж ати ем , заканчиваю щ им ся
Б ольш им крахом , т. е. коллап сом катастроф ического п ревращ ени я всей В селен н ой и
ее сущ его всего в н овую сингулярн ость.
И так, сингулярн ость в ф и лософ ском п остиж ен и и есть, с одной сторон ы ,
результат коллап са, а с другой — начало реколлапса как Б ольш ого взры ва. П оэтом у
м ы счи таем , что суть си н гулярн ости в ф илософ ском ракурсе заклю чается в
двуеди н ой природе коллап са как Б ольш ого краха и реколлапса как Б ольш ого взры ва:
Б ольш ой взры в — рож ден и е В селенн ой , а Б ольш ой крах — образован и е
си н гулярности .
2. К осм ологи ческое расш ирени е — проц есс структури рован и я В селенн ой , в том
числе крупн ом асш табной структуры В селен н ой , в состав ко торой вклю чаю тся
больш ие косм и чески е объекты — галакти ки, скоп лени я галакти к и их
сверхскопления.
П очем у возм ож но Б ольш ое сж ати е? Ч то ж е является ф и зи ческой п ри чи н ой
Б ольш ого сж ати я?
Ф изи ческой причин ой косм ологи ческого расш ирени я В селен н ой в
инф ляционной м одели являю тся силы гравитационного отталкиван и я, а ф и зи ческой
причин ой Б ольш ого сж ати я — силы грави тац и он н ого п ритяж ени я.
С ледовательно, см ена расш ирени я В селенн ой Б ольш и м сж ати ем есть см ена
такж е си лы отталкивания си лой п ри тяж ен и я: это см ен а дом и н и рован и я и госп одства
си лы п ри тяж ения над силой отталки ван и я.
Б езусловн о, Б ольш ое сж ати е н ачин ается с круп н ом асш табной структуры
В селенной, т. е. с галакти к, и х скоплени й и их сверхскоплени й .
У словно м ож н о раздели ть Б ольш ое сж ати е на три п ери ода:
1. П ериод остановки разбегани я галакти к друг от друга и их сближ ен и я: галакти ки
вм есто разбеган и я сближ аю тся.
2. П ериод сли п ан и я галакти к и чудовищ ной концен траци и м атери и (м ассы , эн ерги и ,
им п ульса, давлен и я и т. п.).
С ледует особо отм ети ть, что в общ ей теори и отн осительн ости и сточником
тяготени я является не одн а м асса, как в н ью тоновской теори и тяготен и я, а такж е
тен зор эн ерги и -и м п ульса (т. е. п лотность энерги и и плотность и м пульса) и давлени е,
соп оставим ое с п лотн остью эн ерги и .
И так, и сточн и ком тяготен и я в общ ей теории отн оси тельности как
релятиви стской являю тся: плотн ость м ассы , энерги и , им п ульса и давлен и я.
П оэтом у при сли п ани и галакти к в Б ольш ом сж ати и н еобходи м переход от
нереляти ви стской к релятивистской ф и зи ке и общ ей теори и отн осительн ости , в
которы х рассм атри ваю тся ги гантски е косм ические объекты с релятивистским и
скоростям и .
3. К оллапс как Б ольш ой крах образован и я си н гулярн ости: эта син гулярность-2,
безусловн о, отли чается от си н гулярн ости в черн ы х ды рах: си н гулярность в черн ы х
ды рах — си н гулярн ость как результат коллап са ум ерш ей звезды , а н овая
си н гулярность-2 — си н гулярн ость как результат коллап са всей В селен н ой и всего
сущ его, которое, как ее содерж ани е, в ней (т. е. во В селенн ой ) находилось и
содерж алось. П оэтом у естественн о, что м еж ду си н гулярностью в черн ы х ды рах и
си н гулярностью -2 как результатом Б ольш ого краха всей В селен н ой сущ ествует
несои зм ерим ое различие.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
18
18
О дн ако, как н ам п редставляется, си н гулярность в черн ы х ды рах как ум ерш их
звездах есть случай н ость только н а п ервы й взгляд: н а сам ом ж е деле великое
значен и е деятельности вы даю щ ихся ум ов м ы слителей -исследователей п роблем ы
белы х карликов, п ульсаров и особенн о черн ы х ды р, начин ая со Ш варц ш ильда,
Р айснера— Н орстрем а, Ч ан драсекара, Л андау и кончая Н ью м еном — К ерром ,
П енроузом — Х оки н гом и др., заклю чается в том , что он и все в той или и н ой м ере
искали в м алом как случайном ун и версальн ую и ф ундам ентальн ую законом ерность
неи збеж н ой судьбы В ели кой В селенн ой : в хаосе как случай н ости сущ ествует и
нали чествует неи збеж ная упорядоченн ая закон ом ерность (всп ом н и м : в
турбулентности как беспорядке сокры та тон кая и вы сокоуп орядоченная структура —
странн ы й аттрактор).
П ои ск в м алом как случай н ом хаосе ф ун дам ен тально общ его — одн а и з
сущ ествен н ы х закон ом ерностей научн ой и ф илософ ской эп и стем ологи и : п и он еры -
учены е ген етики такж е в м алом как случай н ом хаосе искали общ ее и наш ли эту
общ ую законом ерность, тем сам ы м п одтверди в сп раведливость дарви н овской
эволю ц и он н ой теори и . Т еперь м ы все при зн али , что в основе этой вели кой теории
Д арви н а леж и т вели кий треугольни к: Д Н К + Р Н К + белок.
С оздатель теори и хаоса Э . Л орен ц как м етеоролог и скал в м алом как случай н ом
хаосе общ ую закон ом ерн ость: хаос — еди н ство бесп орядка и п орядка (т. е. странн ы й
аттрактор).
Б енуа М ан дельброт такж е в случай н ом хаосе обн аруж и л и дею
м асш табирования, т. е. сам оподобия п ри ум ен ьш ении м асш таба и т. д.
С и н гулярн ость — это ц ентральн ая (в н аучн ом и ф и лософ ском отнош ении),
осевая проблем а, от прави льного ее реш ени я зави си т и п оним ани е всех
сущ ествен н ы х п роблем косм ологического расш и рен и я В селенной и Б ольш ого ее
сж ати я, Б ольш ого взры ва и Б ольш ого краха и т. д. О дн и м словом , си н гулярность —
начало и конец всего сущ его во В селенн ой : В селенная в зам кн утом м ире Р им ана
рож дается из син гулярности и заверш ает свою «ж и знь» опять ж е в си н гулярности.
П оэтом у С тивен Х оки н г стал вели ким и знам ен и ты м ф изиком соврем ен ности
как и сследователь-м ы сли тель, вн есш и й н аиболее н оваторские идеи в и сследован и е
черн ы х ды р и и х сердц евины — син гулярн ости.
В сам ом общ ем ф и лософ ском плане суть новаторских и дей Х оки н га такова:
• Во-первы х, им енн о С . Х окин г (вм есте с Р . П ен роузом ) п одтверди л и обосновал
теорети чески , что син гулярн ость — н еустран и м ая черта общ ей теори и
отн оси тельн ости Э й н ш тей н а как классической (т. е. н екван товой ) теори и : коллапс
как катастроф ическое гравитационное сж ати е неизбеж н о и н еуловим о при водит к
си н гулярности в черн ы х ды рах.
• Во-вторы х, общ ая теория относи тельн ости Э йнш тейна как класси ческая теория,
трактую щ ая черн ы е ды ры и их сердцеви н у — си н гулярность, н еспособна и н е
предн азначена для п равильного объясн ени я и п он и м ан и я сущ ностной п ри роды
черн ой ды ры и ее си н гулярн ости.
П оэтом у н еобходи м о создани е новой ф и зической теори и квантовой гравитации:
грави тация долж н а бы ть квантована и м икрогравитацией. О н а долж н а бы ть н аделен а
неоп ределен н остью и кван товой ф луктуаци ей.
• В -третьи х, однаж ды в 60-е гг. вы пускни к П ри стонского уни верси тета Д .
Б екен ш тейн явился к своем у научн ом у руководителю , главн ом у грави таци он и сту
Д . У и леру и сказал: «Ш еф ! К акая-то чертовщ ин а п олучается: ум ерш ая под воз-
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
19
19
дей ствием коллап са звезда все только поглощ ает и ни чего н е вы пускает!» Д . У и лер
задум ался н а секунду и сказал: «П олучается, что коллапси рованн ая звезда — черн ая
ды ра!» С тех п ор до начала середины 70 -х годов весь учен ы й м и р бы л убеж ден , что
из черн ой ды ры н и когда м ы н е получим н и какой и н ф орм ац и и о ней . У учен ы х
сп еци али стов сф орм и ровалась акси ом ати ческая вера: черн ая ды ра н и чего н е
излучает и п отом у никакой и н ф орм ац и и о н ей н е п олучим .
В начале 70-х гг. С тивен Х окинг, будучи в М оскве на кон ф еренц и и , в беседе с
наш им знам ени ты м академ иком Я . Б . Зельдовичем , узнал о его м нен и и о черн ы х
ды рах: академ и к Я . Б . Зельдович вы сказал идею о возм ож ности черны м и ды рам и
истечен и я (испарени я) элем ентарны х частиц . К ак сам Х окин г отм ечает, ем у очень
понрави лась идея академ ика Я . Б . Зельдови ча «об истечен и и , испарении» черн ы м и
ды рам и элем ентарн ы х части ц . О днако ем у н е особенн о пон равился м атем ати чески й
ап п арат Я . Б . Зельдови ча для обоснован и я кон ц епц и и «исп арени я», «и стечени я».
И вот 1974 г. м ож но счи тать годом револю ц и и в и сследован и и п роблем ы черн ы х
ды р: им ен н о в этом году Х оки н г вм есте с П енроузом радикальнейш им образом
пересм атри ваю т свои преж ние взгляды о черны х ды рах и обосн овы ваю т
м атем атически ф и зическую возм ож ность «истечен и я», «и спарени я» черн ы м и ды рам и
части ц , в том числе и гравитон ов.
К акой ж е ф и лософ ский см ы сл содерж ит кон ц епция Х окинга об «и спарени и »,
«истечени и »?
С и н гулярн ость — глубочайш ая противоречивая сущ н ость еди н ства коллапса и
реколлап са: коллап с — Б ольш ой крах превращ ени я всей В селенн ой в си н гулярн ость-
2, а реколлапс — Б ольш ой взры в си н гулярности и рож ден и я В селен н ой.
• В -четверты х, суть коллап са как катастроф ического грави таци он н ого сж ати я
состои т в п рави лах П райса, П ен роуза и Б екен ш тей н а:
1. П рави ло П рай са — ф ун дам ен тальны й п ри н ц и п сглаж и вания н еодн ородности : п ри
коллап сирован и и и счезаю т все неодн ородности .
2. П рави ло П енроуза состоит в том , что н ет в м и ре ф и зи чески х си л, сп особн ы х
останови ть или ж е противодей ствовать коллап су как катастроф ическом у сж атию
образован и я си н гулярности: за гори зон том и под горизонтом собы ти й все сущ ее
под воздействи ем коллапса п ревращ ается в си н гулярн ость. В результате Б ольш ого
краха все сущ ее В селенн ой станови тся в состояни и син гулярн ости кван товой
грави тацией как един ствен н ой ф изической реальн остью .
3. П рави ло Б екен ш тейн а заклю чается в том , что при коллап сировани и все
неодн ородности сглаж и ваю тся и сохран яю тся только три величин ы : м асса-
энерги я, эн ергия-им пульс и м ом ент и м пульса как вращ ен и е.
О дн ако си н гулярн ость как точка особого состоян и я есть н е только
бесконечн ость м атерии , но и пространства-врем ени . П оэтом у естественен вопрос:
каковая судьба п ри коллап се В селенн ой п ространства-врем ени?
К ак отм ечаю т авторы Л . Э . Г уревич и А . Д . Ч ерн и н в своей зам ечательной кн и ге
«В ведение в косм огон и ю », м еж ду динам икой косм ологи ческого расш и рени я
В селенной и геом етри ей пространства ее сущ ествует глубокая связь: трем
динам ическим ти п ам косм ологического расш ирен и я — элли п тического,
параболи ческого и гиперболи ческого — сущ ествую т соответствую щ ие
геом етри чески е ти п ы изотроп н ы х трехм ерны х простран ств: эллип тическом у
расш ирен и ю соответствует п ространство п о -
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
20
20
стоян н ой п олож ительной кривизн ы , параболи ческом у расш ирен и ю — п ространство
нулевой кри ви зн ы , ги п ерболи ческом у расш и рени ю — п ространство п остоян ной
отрицательн ой криви зны .
П ространству постоян н ой п олож и тельной криви зны соответствует неевкли дова
геом етри я зам кн утого (закры того) м и ра Р и м ана; пространству нулевой кри ви зн ы —
евкли дова геом етри я безгран и чн ого расш ирен и я В селенной; п ространству
постоянной отри ц ательной криви зн ы — н еевкли дова геом етри я откры того м и ра
Л обачевского как безгран и чн ого расш ирен и я В селен н ой .
Е щ е раз следует п одчеркнуть, что в реальной В селен н ой осущ ествляется только
один ди н ам ически й ти п косм ологи ческого расш ирени я и з трех вы ш еотм еченн ы х
ти п ов и соответствую щ ий ем у тип п ростран ства, геом етрии его и м и ра в ц елом .
К ак м ы отм ечали , вопрос о том , какой ди н ам ически й тип расш и рения в реальной
В селенной осущ ествляется, долж ны реш ить астрон ом ические наблю дени я: он и
(н аблю дения) пока н е даю т н ам осн ован и я для однозн ачн ого реш ен и я п роблем ы ти п а
расш ирен и я.
М ы вы брали объектом ф и лософ ского исследован и я и разм ы ш лен и я п роблем ы
элли п тического расш и рен и я В селенной, и бо учен ы е специ али сты , в том числе
авторы М . В . С аж и н , Л . Э . Г уревич, А . Д . Ч ернин и др., не исклю чаю т осущ ествлени я
в реальн ой В селенной эллип тического расш ирен и я В селенн ой и пространства
постоянной полож ительной криви зн ы в зам кн утом (закры том ) м ире Р и м ана: в этом
зам кнутом м ире Р и м ана расш и рени е неи збеж н о см ен яется (и ли долж н о см ен и ться)
Б ольш им сж атием , заверш аю щ им ся Б ольш им крахом п ревращ ен и я всей В селенн ой в
си н гулярность как особое состо ян и е бесконечной п лотности м атери и и п ространства-
врем ени : в син гулярн ости н е только м атери я стан ови тся бесконечной плотн остью , н о
и пространство-врем я.
1. У Н ью тона п ространство и врем я — абсолю тн ы е сам остоятельны е реальности,
абсолю тн о н езависим ы е и н е зави сящ и е от м атерии , т. е. от ф и зических явлени й и
процессов.
2. В специ альной теори и относи тельн ости Э й н ш тейн а пространство и врем я
объеди н ены в неразры вное еди н ое целостн ое п ространство -врем я.
3. В общ ей теори и относи тельн ости Э й н ш тейн а един ое пространство -врем я
вы ступает вм есте с идеей неевкли довой ри м ановой геом етри и как един ое
искривленн ое п ространство-врем я.
Д и н ам и к а к осм ол оги ч еск ого р асш и р ен и я В сел ен н ой
Ф р и дм ан а
В селенная рож дается и з син гулярн ости в результате Б ольш ого взры ва: Б ольш ой
взры в есть м акси м ум эн троп и й н ого процесса дисси п ац и и эн ергии, т. е. рассеяни я
энерги и и , следовательно, хаоса.
Н аш а В селенн ая возникает из хаоса как эн тропийной турбулентности :
турбулентность как хаос есть н е только беспорядок, н о и стран н ы й аттрактор как
тон кая и глубокая упорядоченн ость. Э н троп и й н ая турбулентность, образую щ аяся из
си н гулярности в результате Б ольш ого взры ва, — хаос, хаос — противоречивое
еди н ство беспорядка и п орядка: п орядок как странн ы й аттрактор в турбулентн ом
хаосе глубоко спрятан .
Р ож ден и е н аш ей В селенн ой и з этого турбулен тного хаоса прои сходи т не
неп осредственн о, а опосредованно, п рой дя через ин ф ляци он н ую стади ю ее рож ден и я
и