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.
21
21
становлени я. П оэтом у и н ф ляци он н ая стадия В селен н ой представляет собой
превращ ение хаоса эн троп и й н ой турбулен тн ости в структури ро ванн ую (т. е.
упорядочен н ую ) В селен н ую : В селен н ая возникает и эволю циони зи рует в
м и кроструктури рован н ом , м акро структурирован н ом и
крупном асш табноструктури рованн ом образовани ях: эволю ци я В селенн ой есть
образован и е структурн ы х си стем .
П оэтом у эволю ц и я В селенн ой п редставляет собой три последовательны е ф азы :
1) дом и н ирован н о-радиаци он н ая ф аза как ф аза п лазм енн ая;
2) вещ ественн о -дом и н и рован н ая ф аза как ф аза атом арн ая;
3) дом и н ирован н о-крупн ом асш табная ф аза как ф аза структури рован и я галакти к,
скоплени й галакти к и сверхскоплени й .
Г алакти ки сущ ествую т не в одиночку, а груп п и рую тся (т. е. кластеризую тся) в
групп ы , скоплени я и сверхскоплени я: в групп у входят десятки галакти к, а в
скоплени я — сотн и и ты сячи галакти к, тогда как в сверхскоплени я входят сотн и
ты сяч галакти к и более.
О сновн ы м структурообразую щ и м ком пон ентом круп н ом асш табной структуры
В селенной является, безусловно, галакти ка — целостная си стем а из звезд, газа и
пы ли , а такж е пока нам н еи звестн ой «тем н ой м атерии», т. е. «скры ты х м асс»,
которы е, нап ри м ер, в эллип тических галакти ках, как уж е отм ечалось, составляю т до
95 % м ассы галактики .
Т аки м образом , в элли п тически х галакти ках доля ви дим ого вещ ества звезд, газа
и п ы ли составляет лиш ь незн ачи тельн ую часть сум м арной м ассы галакти ки — 5 % , а
вся остальная м асса ее есть м асса «неви ди м ой», «скры той », «тем ной м атери и ».
Значит, м ы п ознали и п ознаем лиш ь «види м ую м атерию » («ви ди м ую »,
«светящ ую ся»), а остальная, «тем н ая», м атерия п ока нам недоступн а для п ознан и я.
П оэтом у проблем а «тем ной м атерии » стала архи важ ной и архи сущ ественн ой . Д аж е в
сп и ральны х галакти ках «видим ая», «светящ аяся» м атерия, нам и п озн аваем ая,
дости гает н е более 30— 40 % , а остальн ая м атери я для нас является «невидим ой»,
«скры той », «тем н ой м атери ей», т. е. непознанн ой .
С точки зрени я ф и лософ ской эп и стем ологи и (и не только ф илософ ской, но и
научной) проблем а «тем ной м атерии » н астолько ф ун дам ен тальн а, что с н ей связана в
первую очередь проблем а реальной ф изической плотн ости м атери и во В селен н ой , а
от отн ош ения этой п лотн ости к средн ей (т. е. критической) п лотности зависит судьба
эволю ц и и В селен н ой , т. е. п о каком у пути косм ологического расш и рен и я пой дет
разви ти е В селен н ой .
К ак и звестно, сущ ествую т для одн ородной и изотропной В селен н ой Ф ри дм ан а
три динам ических типа косм ологи ческого расш ирен и я.
1. В случае, если п лотн ость Ω равн а 1 (единице), В селен н ая будет расш иряться
неограни ченн о: такое косм ологическое расш ирен и е — параболическое, которое
постепенн о будет п ереходить в и н ерц и альное расш ирен и е.
2. В случае, если плотн ость Ω равн а -1, косм ологическое расш ирен и е В селен н ой
будет гиперболическим : ги п ерболическое расш ирени е такж е будет
неограни ченн ы м .
3. В случае, если плотность Ω равна + 1, В селенн ая образует зам кн уты й (т. е.
закры ты й ) м ир: косм ологи ческое расш ирен и е В селенн ой будет элли п тически м
расш ирен и ем .
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.
22
22
Т аки м образом , эллипти ческое расш ирен и е В селен н ой предп олагает рож дени е
В селенной и з си н гулярности и ее см ерть в новой син гулярн ости, из которой , м ож ет
бы ть, в результате нового Б ольш ого взры ва роди тся н овая В селенная, отличная от
наш ей .
О дн о абсолю тно в ф и лософ ском асп екте н есом нен н о: В селен н ая м ож ет
исчезнуть в си н гулярн ости как ее небы ти е, но м атерия и в новой си н гулярности не
исчезнет в н ебы ти е: триада м атери и , п ространства и врем ен и абсолю тн о
неун и чтож и м а и неи счезаем а в лю бой син гулярн ости.
Д о недавнего врем ени счи талось, что реальная п лотность м атери и во В селен н ой
в сто раз м еньш е средней п лотн ости . О дн ако в последн и е десятилетия Х Х в., в связи
с и н тенсивн ы м и и сследовани ям и «скры ты х м асс» в галакти ках, особенн о в
элли п тически х, а такж е в тем н ы х простран ствен н ы х пустотах м еж ду галакти кам и ,
учены е сп еци али сты — ф и зи ки и косм ологи — считаю т, что разница м еж ду
плотностью и средней (т. е. критической ) сократилась зн ачи тельн о. Т ак, С . В ай н берг
в своей кн и ге «Г рави таци я и косм ология» счи тает, что эта разни ц а составляет 1 н а
10, т. е. плотность м атерии во В селен н ой в 10 раз м еньш е кри тической плотн ости . И
учены е сп еци али сты — ф и зики и косм ологи — в больш и н стве своем уверены в том ,
что эта разни ц а м еж ду плотн остью и кри тической плотн остью ещ е больш е будет
сокращ аться в дальнейш ем , и бо м ы только н ачали и зучать и п озн авать трудн о
обнаруж и ваем ы е ф орм ы м атерии , как «видим ой », так и «тем ной».
К ром е того, н ельзя исклю чать то обстоятельство, что В селен н ая в свои х
глубинны х «тай н и ках» скры вает нам соверш енно неизвестны е пока «скры ты е
м ассы », и сследовани е и позн ан и е которы х внесут ещ е более зн ачи тельн ы й вклад в
общ ую сум м арн ую п лотность м атери и во В селенн ой .
О бщ ий возраст (т. е. возраст «ж и зн и ») В селен н ой составляет п риблизительн о
100 м и ллиардов лет. С оврем ен н ы й возраст наш ей В селенной — 20 м илли ардов лет,
и, следовательно, расш и рени е ее будет ещ е п роисходи ть в течени е 30 м и ллиардов
лет, а затем расш ирен и е н аш ей В селенн ой см ен и тся Б ольш им сж атием , которое
будет п родолж аться в течение 50 м илли ардов лет. (П оэтом у н ам , зем лян ам , н е стои т
беспокоиться за наш у ж изнь, и бо до наступ лен и я Б ольш ого сж ати я м ы и счезнем в
небы ти е с ли ка н аш ей родной Зем ли, вообщ е и з косм оса.)
Б ольш ое сж ати е долж но закончиться Б ольш и м крахом в результате чудовищ н о -
гран ди озн ого коллап са: Б ольш ой крах как грандиозны й ко ллап с есть м гновенн ое
(м ом ен тальн ое, вн езап н ое, н еож идан н ое) п ревращ ение сж атой В селен н ой в
си н гулярность как точку бесконечн ой плотности м атерии и искривлен н ого внутрь
простран ства-врем ен и : вели кое, грандиозное, необъятное коллапсом превращ ается в
си н гулярность как невообрази м ое м алое, м алю сенькую точку без объем а, п лощ ади и
длин ы , ибо в син гулярн ости п ространство-врем я искри влен о бескон ечн о (он о
сверн уто, закручен о вн утрь, ком п актиф иц и ровано, т. е. стало «неви дим ы м »).
П ространство в син гулярности п отеряло протяж енность, и н тервал, расстояния,
длин ы , объем , площ адь, а врем я — свой бег, длительн ость, ход, течени е, поток: оно
лиш ено в сингулярн ости п рош лого, настоящ его и будущ его.
И так, Б ольш ой взры в, взры ваю щ ий си н гулярность, — начало косм ологи ческого
расш ирен и я как рож дени я, становлен и я и ф орм ирован ия В селенн ой как
суп ерсистем ной структуры — м и кроструктуры , м акроструктуры и
крупном асш табной косм ологи ческой структуры В селенн ой : эта крупн ом асш табн ая
структура В селенн ой , состоящ ая и з галакти к, скоплений галакти к и и х
сверхскоплений, возни кает, ф орм 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.
23
23
руется и консти туи руется только через 3-4 м илли арда лет п осле Б ольш ого взры ва.
Б ольш ой взры в — сам ы й драгоцен н ы й кам ен ь в золотом ф онде соврем ен н ой
косм ологи и и астроф и зики элем ентарны х части ц . О дн ако это н и в к оем случае н е
означает и н е м ож ет озн ачать, что Б ольш ой взры в является еди н ственн ой ф и зической
причин ой всего сущ его во В селен н ой : он н е м ож ет вы ступ ать в качестве всеобщ ей и
еди н ствен н ой ф и зи ческой п ри чины косм ологи ческого расш и рени я всех структурн ы х
образовани й во В селенн ой : н епосредственной ф изической причи н ой
косм ологи ческого расш и рен и я В селен н ой является си ла гравитац и он н ого
отталкивания, которая появляется н а инф ляц и он н ой стадии В селенн ой . В се вещ ество
становится обладаю щ и м си лой отталки вани я. В ф изич еском осн ован и и
косм ологи ческого расш ирен и я леж ит в качестве его п ри чи н ы си ла отталкиван и я,
присущ ая всем у сущ ем у структурн ы х образован и й во В селенн ой . П оэтом у
грави тация — двули кая си ла — сила грави тационного притяж ен и я, дей ствую щ ая н а
объекты на косм ологи чески бли зки х расстоян иях, и сила гравитационн ого
отталкивания, действую щ ая на объекты на больш и х косм ологи ческих расстояни ях.
О ткры ти е силы отталкивания всего вещ ества явилось важ н ы м и сущ ественны м
дости ж ен и ем в м одели инф ляц и онной В селен н ой . Э та сила отталки ван и я п оявляется
при ф азовом п ереходе ф альш и вого вакуум а в исти н н ы й вакуум , т. е. тогда, когда и з
вакуум ного кон денсата скалярного поля освобож дается чудови щ но -гиган тская
энерги я, которая является такж е неи счерпаем ы м и сточни ком ген ераци и
элем ентарн ы х частиц.
Д о н едавн его врем ени считали , что Б ольш ой взры в является н еп осредственн ой и
еди н ствен н ой ф изи ческой причи н ой косм ологи ческого расш ирен и я В селен н ой, а
теп ерь стало ясн о, что этой п ри чи н ой является си ла отталки ван и я всего сущ его
структурны х образован и й во В селенн ой . В селен н ая расш иряется н е только благодаря
Б ольш ом у взры ву, но и при сущ ей всем у вещ еству си ле отталкиван и я.
П оэтом у достиж ени я и н ф ляционной м одели в последн и е десятилетия п рош лого
(Х Х ) века н есом нен н ы и бесспорны : ф акти чески н айден а и объясн ена ф и зическая
причин а косм ологи ческого расш ирен и я В селенн ой .
Н о этого ещ е недостаточно, и бо в сам ом конц е уш едш его века обнаруж ено
ускорени е косм ологи ческого расш ирен и я: В селенн ая расш иряется с ускорен и ем , и
этот ф акт объяснен с пом ощ ью теории лям бда-член а — Λ -члена как силы
косм ологи ческой постоян ной, обладаю щ ей сп особностью ускорять, а н е зам едлять
расш ирен и е В селенн ой .
Р аньш е расш и рен и е В селенной п редставляли как сп окой н ы й , равном ерн ы й,
м онотонны й процесс с постоян н ой и всю ду оди н аковой скоростью . Т ако е лин ейн ое
представлен ие в целом соответствовало ли н ейн ой ф и лософ и и м ы ш лен и я: ускоренн ое
расш ирен и е В селен н ой подтверж дает ф акт нелиней н ого сп особа ф илософ ского
м ы ш лени я. С оврем ен н ая ф и лософ и я (вообщ е ф илософ ская культура м ы ш лени я)
долж на стать нели н ейн ой ф илософ ией : он а долж н а разработать собственны й
нели н ей н ы й ф и лософ ский ап п арат на основе ф и лософ ского (м ировоззрен ческого,
м етодологи ческого, эпистем ологи ческого и т. д.) осм ы слени я таких категорий
нели н ей н ой ди н ам ики , теори и хаоса и ф рактальной геом етри и , как биф уркац и я и
катастроф а, си м м етри я и сп онтанн ое наруш ение сим м етри и , коллапс и реколлапс,
Б ольш ой взры в и Б ольш ой крах, си н гулярн ость и В ели кое расш ирен и е и сж ати е,
м асш табирование и т. д.
В едь откры лись новы е горизон ты н аучн ого и ф и лософ ского виден и я: они
необы чны , п ричудливы , неож и данн ы , абсолю тно неп ри вы чны и несовм ести м ы с
тради ц и он н ы м линей н ы м сп особом научн ого и ф и лософ ского м ы ш лен 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.
24
24
В течени е н ескольки х последн и х десяти лети й п рош лого века в наш ем
ф и лософ ском (и н аучн ом ) сознан и и укорени лась акси ом ати ческая вера в
однородн ость и и зотропи ю В селен н ой . М ало того, вся н аш а В селен н ая абсолю тно
си м м етри чн а в пространстве и во врем ени . Т ак в н аш ем созн ани и господствовала
идея си м м етри и : м ы всю ду и скали си м м етрию .
А оказалось, что н ам и познаваем ы й м и р не только си м м етри чен, н о и
асим м етри чен: си м м етри я постоянно наруш ается, т. е. этот м ир не только
асим м етри чен, но и ан тисим м етри чен.
В селенная Ф ри дм ан а н е только одн ородна, н о и неодн ородна в ви де галактик,
скоплени й галактик и сверхскоплений; она н е только и зотропн а, но и ан и зотропн а.
С о врем ен и откры тия в 1965 г. А . П ензиасом и Р . В и лсон ом рели ктового и злучен и я
только говорили и п исали об и зотропии В селенн ой: рели ктовое и злучени е как
электром агн и тн ое и злучение, заполняю щ ее все п ространство В селенн ой и идущ ее к
нам со всех направлени й , изотроп н о.
О дн ородность п ространства как сим м етри я — равн ом ерн ое распределен и е
м атерии во всех точках п ространства, а и зотроп ность пространства — вопрос о
дви ж ени и м атери и в простран стве В селенн ой : движ ени е м атери и в п ростран стве во
всех его н аправлени ях и зотропн о, т. е. один аково, тож дественн о. Ф акт обнаруж ен и я
ан и зотропии п оказал, что движ ен и е м атери и в разны х нап равлени ях н еодинаково,
нетож дественно. О казалось, что реликтовы е ф отоны Б ольш ого взры ва, и дущ ие к н ам
в разли чны х н ап равлени ях, взаи м одействую т с электронам и и п оэтом у они теряю т
часть энерги и : в результате этого сущ ествует разн и ц а тем пературы в разли чн ы х
нап равлени ях и п он и ж ени е яркости электром агнитн ого и злучения в различны х
нап равлени ях.
Т аки м образом , В селенн ая Ф ри дм ана и одн ородн а, и неодн ородна (особенн о в
виде крупном асш табной ее структуры ); он а и и зотроп на, и ан и зотропна (в результате
взаи м одействий рели ктовы х ф отон ов п о дороге к н ам с электронам и ).
К осм ологическое расш ирен и е есть творени е сам ооргани заци и м атери и
В селенной: оно есть структурировани е В селенн ой . Э то структурирован и е В селенной
представляет собой п ереход В селенн ой от одн ородной к н еодн ородности , от
изотропи и ее — к ани зотропи и . П оэтом у ф и лософ ское п редставлени е о н ей
заклю чается в диалекти ке ед и н ства однородн ости и неоднородности , изотроп и и и
ан и зотропии. И н ы м и словам и, простран ство В селенной и си м м етри чн о, и
асим м етри чн о, и бо косм ологи ческое расш ирен и е как созидани е В селен н ой как
суп ерструктурной си стем ы не м ож ет бы ть ин ы м : п о сущ еству косм ологическое
расш ирен и е есть сам оструктури рован и е В селенн ой . А сам о это
сам оструктурирован и е есть переход от одн ородной В селен н ой к ее неоднородн ости в
виде галакти к, скоплен и й галакти к и сверхскоп лен и й , т. е. к крупн ом асш табн ой
структуре В селенн ой как н еодноро дн ости ее в пределах 200-300 М пк.
В этой связи академ и к Я . Б . Зельдович отм ечает в своей книге «Ч асти ц ы , ядра,
В селенная», что после 1 О О О М пк В селенн ая м ож ет бы ть бесструктурн ой ,
ам орф н ой. П олучается и н тересн ая в ф илософ ском п лан е ситуаци я, и бо нам и
наблю даем ая крупном асш табная структура В селен н ой долж на см ени ться оп ять
однородн ой , бесструктурной, ам орф ной В селенн ой .
В сам ом деле, и ерархия строен и я В селенн ой обры вается н а скоплени ях галакти к
и и х сверхскоп лен и ях: п осле крупном асш табной структуры , т. е. п осле 300 М пк,
В селенная становится однородной , а уж е п осле 1 000 М пк — бесструктурной,
ам орф н ой.
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.
25
25
О дн и м словом , разви ваю щ аяся и эволю ц и он и зи рую щ ая В селенн ая Ф ри дм ан а в
ф и лософ ском п оним ани и н е м ож ет бы ть ни одн ородной , н и н еодн ородной только:
она м ож ет бы ть и проявляет себя как однородная и н еоднородн ая, т. е. и
си м м етри чн ая, и асим м етри чн ая.
К акова ж е соврем енн ая реальная, т. е. нам и наблю даем ая, плотн ость вещ ества?
П о последни м данн ы м , и зм еренн ы м и установлен н ы м в 1932 г., средняя плотность
вещ ества во В селен н ой составляет 10
-30
г/см
3
. О дн ако кром е «ви дим ой », т. е. нам и
эксперим ен тально наблю даем ой, м атери и (т. е. вещ ества), сущ ествует «н евидим ая»,
т. е. тем ная, м атерия, которая оказы вает свое влиян и е на состояни е галакти к, их
скоплени й и сверхскоплений: учены е чувствую т вли яние этой «н евиди м ой», тем ной
м атерии н а состоян и е галакти к и уверен ы в объекти вн ом сущ ествовани и этой тем ной
м атерии. О днако эксп ери м ентальн о она н е обн аруж ена: при учете ее м ассы средн яя
плотность вещ ества увели чи вается значи тельн о: сущ ествует второе обстоятельство,
при учете м ассы которого такж е увеличивается плотность м атери и во В селенн ой —
это м асса н ейтри н о.
Н ейтри н о вообщ е уди вительная части ц а, сущ ествован и е которой бы ло
предсказано в 1932 г. п ри изучен и и ядерн ы х реакций В . П аули : только через 25 лет
она бы ла экспери м ен тально обнаруж ен а. Н о сам ое уди ви тельн ое и загадочн ое в
сущ ествовани и нейтри н о заклю чается в том , что он о м ож ет пролететь через толщ у
вещ ества Зем ли , абсолю тно н е взаи м одей ствуя с ни м : он о н е взаим одействует ни с
каки м вещ еством Зем ли .
Н о сам ое загадочн ое состои т в н евозм ож н ости экспери м ен тальн ого обн аруж ени я
м ассы нейтри н о. Е сли ж е в эксп ери м ентах точн о устан ови тся м асса нейтри н о, то
м асса тем ной м атерии плю с м ассы н ей три н о в 10 раз увеличи т средн ю ю п лотность
вещ ества в наш ей В селенн ой : сейчас средняя п лотн ость вещ ества в 100 раз ни ж е
кри ти ческого значени я, а п ри учете м ассы «н евиди м ой», тем ной м атери и и н ейтри н о
плотность вещ ества во В селенн ой состави т в 10 раз м ен ьш е кри тического зн ачени я.
А такж е м ож но предп олож ить, что сущ ествую т каки е-то нам абсолю тно н еизвестн ы е
и н епозн анн ы е ви ды , ф орм ы м атери и : п ри учете всех эти х обстоятельств (т. е.
соврем ен н ая, н ам и звестн ая плотн ость вещ ества 10
-30
г/см
3
п лю с м ассы тем ной
м атерии и н ейтри н о, а такж е возм ож ны х ф орм и ли видо в какой -то соверш енно новой
м атерии) вполн е возм ож н а см ен а, по третьем у сцен арию разви ти я В селенн ой А .
Ф ри дм ан а, расш ирен и я ее сж ати ем : возм ож но коллап сировани е наш ей В селенн ой
через м илли арды лет и п ревращ ен и е ее в син гулярность бескон ечн ости п лотн ости
материи и и скривлен и я пространства-врем ени .
Э ту си н гулярность бесконечн ости м ож н о назвать по -разн ом у:
1) он а есть Д А О Л ао-Ц зы ;
2) он а есть ф и лософ ское всеединство В л. С оловьева;
3) он а м ож ет бы ть еди н ы м абсолю том П лотин а, эм анац и ей которого является все
м н огообразие в м и ре;
4) эта бесконечн ая син гулярн ость м ож ет бы ть горячей В селенн ой Г . Г ам ова в
м и ллиарды м и ллиардов градусов тем п ературы , в результате Б ольш ого взры ва
которой рож дается н аш а В селенн ая как м ноголи кая и м ногокрасочн ая
орган и зован н ая ц елостн ость;
5) м ож но эту син гулярн ость бескон ечн ости п редстави ть как хаотическую
косм ологи ческую турбулентн ость И . П ригож и н а, в результате Б ольш ого взры ва ее
рож -
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.
26
26
дается из хаоса В селенн ая как дисси п ативн ая систем а орган и зован н ы х структур: из
хаоса рож дается В селенн ая как ди сси п ати вная структурн ая орган и заци я;
6) м ож н о эту син гулярность представить как п ервичн ы й атом Л ем етра, Б ольш ой
взры в рож дает н аш у В селен ную ; и, наконец,
7) эта си н гулярн ость бесконечн ости м ож ет бы ть идентиф и ц и рован а с виртуальны м
квантовы м вакуум ом А лана Г ута (1980): виртуальны й квантовы й вакуум как
раздуваю щ аяся и н ф ляци онн ая ф и зи ческая реальность — си н гулярная
бесконечн ость. К ак раздуваю щ аяся ви ртуальная бесконечн ость квантовы й вакуум
есть н ебы ти е, содерж ащ ее в своем «си н ергети ческом п отенциале» п олноту всей
бы тий н ой актуальности рож ден и я В селенной: как раздуваю щ ий ся
«си н ергетически й потенц и ал», виртуальны й квантовы й вакуум есть биф уркаци я,
катастроф ический Б ольш ой взры в которой п ревращ ает «си н ергети чески й
потен ц и ал» сам ооргани заци и в актуали зи рован н ую сам оорган и зацию В селенн ой
как полн оту реального бы ти я.
§ 2. Б ол ь ш ой в зр ы в гор я ч ей В сел ен н ой Г ам ова
Ж изн ь — ф еном ен косм ологи чески й . П од косм ологи чески м ф ен ом еном ж изни
м ы поним аем те косм ологи чески е п редп осы лки , которы е так и ли иначе яви лись
ф ун дам ен тальн ы м услови ем возм ож ности возн и кн овени я и сущ ествования ж изн и н а
наш ей п лан ете Зем ля. П ри этом м ы не п ри н и м аем «ан троп н ы й п ри н ц и п » как
«человеческий п ри н ц и п », для которого сущ ествует В селен н ая таковая, какая он а
есть.
Во-первы х, настоящ ий возраст В селенн ой — м еж ду 15 и 20 м илли ардам и лет, а
наш а С олнечн ая си стем а вм есте с С олнц ем сущ ествует 10 м и лли ардов лет. Зн ачи т,
возраст наш ей С олнечн ой систем ы на 5 и ли 10 м и ллиардов лет м олож е, чем
настоящ ий , реальны й возраст В селен н ой . Э то означает, что если м ы вери м в принц и п
причинности как ф ун дам ен тальны й и незы блем ы й п ри н ц и п п ри роды , то соверш енн о
очеви дн о, что С олн ечн ая систем а н аш а, возн и кш ая на 5 или 10 м и лли ардов лет
позж е, чем В селенная, н е м огла бы ть при чи н ой , оказавш ей свое вли ян и е на
ф орм и ровани е строен и я и структуры В селенн ой и ее расш ирен и я: п озж е во врем ен и
возни кш и й ф ен ом ен н е м ож ет бы ть п ри чиной ран ее во врем ен и возн и кш его
ф еном ен а.
Во-вторы х, пока м ы знаем , что еди н ствен н ой и ун и кальной п ланетой во всей
С олнечн ой систем е, н а которой и м еется би осф ера как единство ж иво го и косн ого
вещ ества, является н аш а Зем ля, возраст которой — 5 м и ллиардов лет, и з которы х
возни кновен и е ж изн и — 4 м и ллиарда лет том у назад. С ледовательно, ж и зн ь возн и кла
на 6 м и ллиардов лет п озж е возн и кновен и я С олнечн ой систем ы и на 10 и ли 15
м и ллиардов лет позж е возн и кн овения В селен н ой: возн и кновение ж изн и н а одной и з
план ет С олнечн ой систем ы н и как не м огло оказать свое влияни е н а рож дени е и
расш ирен и е В селенн ой .
В -третьих, м атериальн ы м носи телем ж и зни являю тся сп ециф и чески е структуры
м олекул: ни элем ентарн ы е частицы , ни атом ы н е м огут и не являю тся
м атериальны м и н осителям и ж и зн и , хотя без н и х м олекулы не м огут сущ ествовать.
Значит, ж и зн ь как таковая связан а н епосредственн о со сп ец и ф и чески м
строени ем и структурной орган и зац и ей м олекул, а н е атом ов и ли элем ен тарны х
части ц , леж ащ их в основе м олекул. И м ен н о п оэтом у требуется н еобходи м ость
рассм отрен и я стан овлени я В селен н ой как рож дени я части ц , ядер, атом ов, м олекул и
т. д.
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.
27
27
М ы уж е отм етили , что становлен и е В селенн ой после Б ольш ого взры ва есть ее
расш ирен и е, состоящ ее из ради аци он н о -дом и н антн ой , вещ ественн о-дом инан тной и
галакти ко-дом инан тной ф аз: радиац и он н о-дом и н антн ая ф аза связана в осн овн ом с
образован и ем элем ен тарн ы х части ц и легки х ядер водорода и гели я как осн овн ы х
видов вещ ества во В селенной: вещ ество во В селенной состои т из 75 % водорода и 23
% гели я, а остальны е 2 % — и з тяж елы х хи м и чески х элем ентов.
В ещ ествен н о-дом инан тная ф аза особенн о важ на и сущ ествен н а для би осф ерн ой
теори и В . И . В ерн адского, и бо с н ей связано образован и е атом ов и м олекул:
настоящ им и п одли н н ы м вещ еством как таковы м являю тся им енн о атом ы , и з
которы х состоят м олекулы как си стем ы специ ф и ческого строени я и структурн ой
орган и зац и и атом ов.
М ы вы дели ли галакти ко-дом и н антную ф азу как сам остоятельную и
сам одостаточн ую ф азу сам ооргани зац и и м атерии во В селенн ой по следую щ им
соображ ен и ям : во-п ервы х, галакти ка как си стем а звезд и их скоплен и й — целостная
и сам одостаточн ая систем а: расш и рен и е В селенн ой заклю чается во всеобщ ем
разбеган и и галакти к друг от друга; во-вторы х, совокупности галакти к образую т их
скоплени я и сверхскопления, в которы х ф орм ирую щ ую роль и грает н е м атери я в
бари он н ой ф орм е, а «тем ная м атери я» как скры тая, «неви дим ая» грави тац и я
(гравитац и онная м асса и эн ерги я): галакти ко-дом и н антн ая ф аза — ф аза
сп еци ф и ческого дом и н и рован и я «тем ной м атерии », отличн ой от барионной м атерии
как вещ ества, состоящ его из обы чн ы х, нам зн аком ы х элем ен тарн ы х части ц , атом ов,
м олекул и т. д. Ч астицам и «тем ной м атерии» являю тся н ам н езнаком ы е
предп олагаем ы е м оноп оли, акси он ы , грави тин о и другие суп ерсим м етри чн ы е
суп ерп артн еры обы чны м элем ен тарны м частицам .
В -третьих, вы делени е нам и галакти ко -дом инан тной ф азы сам оорган и зац и и
м атерии во В селенн ой объясняется тем ф актом , что во В селен н ой «тем ная м атери я»
составляет 80 % , а бари он н ая — всего 20 % . П оэтом у п о и ск «тем ной м атери и »,
вы яснени е ее п рироды и ее структурн ой органи заци и составляет ф ундам ен тальн ую
задачу эп и стем ологии астроф и зики элем ентарны х части ц и косм ологи и .
А теп ерь более п одробн о и последовательно рассм отрим реализацию горячей
В селенной в дей стви тельном становлени и и расш и рен и и В селен н ой . С хем ати чески и
условно реализаци ю горячей В селенн ой дели м на три стадии:
1) стадия горячей кухн и ;
2) стадия теплой кухни;
3) стадия холодной кухн и .
Г орячая кухн я — кухня, где и зготовляю тся сам ы е и зы сканн ы е блю да —
ф ун дам ен тальн ы е и элем ен тарны е части ц ы — кварки, лептон ы и адроны . В п ервы е
м и ллиардны е доли секун ды п осле Б ольш ого взры ва образуется во В селен н ой
терм одинам и ческое равн овесие с тем пературой м илли ардов м и ллиардов градусов
(10
13
К ), в котором м атери я н аходи тся в ви ртуально-п лазм енн ой см еси, где
вещ ественн ость и и злучени е п редставляли собой н еразли чим ое един ое ц елое. Затем
по м ере расш ирен и я В селен н ой и ее похолодан и я происходит отделени е вещ ества от
излучени я: п рои сходи т процесс «вы м ерзан и я части ц », т. е. образован и я частиц и
ан ти части ц — кварки и леп тон ы и и х ан ти части ц ы .
И так, в горячей кухн е изготовляю тся сам ы е изы скан н ы е блю да —
ф ун дам ен тальн ы е части ц ы — кварки и леп тон ы и соответственно силы , и х
связы ваю щ и е, — си льны е ц ветн ы е взаи м одействи я м еж ду кваркам и п осредством
глю онов и электро-
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.
28
28
м агнитн ы е взаим одействи я м еж ду электронам и с пом ощ ью ф отон ов. К ак
подчерки ваю т учен ы е сп ец и али сты -элем ен тарщ и ки, возм ож н о, в сам ую ран н ю ю эру
Б ольш ого взры ва м огли п оявиться м ассивны е п ром еж уточн ы е векторны е частицы —
бозон ы — W
±
и Z
0
, являю щ иеся п ереносчикам и слабы х взаи м одей стви й в
электрослабы х взаим одей ствиях.
С ледовательно, образован и е ти п ов взаи м одействий п роисходило и ли м огло
происходи ть следую щ им образом : во-первы х, образован и е ф ун дам ен тальн ы х части ц
— кварков и лептон ов — еди н оврем енн о связан о с образован и ем тип ов их
взаи м одействий — цветны х взаи м одей стви й и электрослабы х взаим одей ствий:
сн ачала эти взаим одействи я п редставляли собой един ую одн у какую -то суп ерсилу с
одной кон стантой связи . В этой еди н ой суп ерсиле сильны е ц ветн ы е и электрослабы е
взаи м одействия бы ли равн ы п о кон стан те связи, т. е. они бы ли си м м етри чн ы м и , а
затем эта си м м етри я как тож дество си л си льны х цветны х и электрослабы х
взаи м одействий сп он танно н аруш ается и в результате сп он танн ого наруш ения
си м м етри и суп ерсилы происходи т расщ еп лени е этой суп ерсилы на два ти п а
взаи м одействий — сильн ы х ц ветн ы х и электрослабы х взаи м одей стви й . А уж е п осле
этого п рои сходи т сп онтанн ое наруш ен и е си м м етри и электрослабы х взаим одей стви й
и в результате этого н аруш ения прои сходи т расщ еплен и е электрослабой силы как
еди н ой си м м етри и н а два сам остоятельны х ти п а взаи м одей ствий —
электром агн и тн ы е и слабы е взаим одействия.
Значит, в состоян и и терм один ам и ческого равновесия с м и ллиардам и
м и ллиардов градусов тем пературы (10
13
К ), когда м атерия находи лась в виртуально -
плазм енн ом состоян и и равен ства вещ ества и и злучени я и когда не сущ ествовали
готовы е реальны е ф и зи чески е части ц ы , сущ ествовала одн а какая-то еди н ая
суп ерсила, которая, п о м ере похолодан и я В селенн ой и «вы м ерзани я» частиц ,
расщ еп ляется на два типа ф ундам ен тальн ы х взаим одей стви й — си льны е цветн ы е
м еж ду кваркам и п осредством глю он ов и электрослабы е м еж ду электронам и и
ней три н ам и с п ом ощ ью ф отон ов и м ассивны х векторны х части ц — W
±
и Z
0
. А уж е
позж е прои сходит сп он танное наруш ение си м м етр ии электрослабы х
взаи м одействий , в результате чего п рои сходи т расщ еп лени е электрослабы х си л н а
электром агн и тн ы е и слабы е.
И так, расш и рен и е В селен н ой как сам оорган и зац и я м атерии есть
еди н оврем ен ны й процесс ф орм и рован и я ф ундам ен тальн ы х части ц — кварков,
леп тон ов, ней три н о, ф отонов и п ром еж уточн ы х векторны х частиц — бозон ов W
±
и
Z
0
(а м ож ет бы ть, и Х игтсовы х части ц и си л, их связы ваю щ их, — си льны х цветны х,
слабы х и электром агн и тны х, которы е являю тся си лам и, орган и зую щ и м и эти
ф ун дам ен тальн ы е и элем ен тарны е части ц ы в м икроструктуры , м елкоструктуры
(атом ы , м олекулы и т. д.) и круп н ом асш табн ы е структуры посредством си лы
грави тационны х взаим одействи й : расш иряю щ аяся В селенн ая, построен н ая и з части ц
бари он н ой и «тем н ой м атерии », постоян н о кон струируется и уп орядочи вается с
пом ощ ью сил ф ун дам ен тальны х взаи м одействий — цветны х, электром агнитны х,
слабы х и преж де всего грави тационн ы х, сила которы х в области части ц
прен ебреж им о м ала, н о огром на в круп н ом асш табн ы х структурах и и х
взаи м одействиях.
С ледовательно, одни м из м ехан и зм ов законом ерн ости сам оорган и заци и
В селенной является н аруш ен и е (спон тан н ое) сим м етри и : в сам ую ран н ю ю эп оху
сразу после Б ольш ого взры ва В селенная находи лась в состоян и и м акси м альн о
вы сокой сим м етри и . П роцесс образован и я как частиц, так и сил, и х связы в аю щ их, —
результат н аруш ен и я более вы сокой си м м етри и : н аруш ение сим м етри и в
расш ирен и и В селен -
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.
29
29
ной — п роцесс м н огокачествен н ой ген ераци и в сам ооргани заци и м атерии и
упорядочиван и я этой м н огокачественн ости во все услож н яю щ и еся структуры во
В селенной. Н аруш ение сим м етри и — п орож ден и е нового и его уп орядочи вани е
си лам и ти п ов ф ун дам ен тальн ы х взаи м одействий: наруш ени е си м м етри и н ельзя
представить как беспорядок и образование только хаоса во В селенн ой . Н а сам ом
деле, наруш ен и е си м м етри и как законом ерн ы й м ехан и зм сам оорган и заци и м атерии
во В селен н ой играет ф ундам ен тальн ую роль в м н огокачественн ой ген ераци и
ф ун дам ен тальн ы х и элем ентарн ы х части ц и сил, их связы ваю щ их: новы е частиц ы и
новы е си лы , их связы ваю щ ие, появляю тся и образую тся в эволю ц и и В селенн ой в
результате сп он танн ого наруш ен и я (и ли п росто н аруш ения) си м м етри и ; всегда есть
нечто еди н ое, тож дественн ое, н екое ун и ф и ц и рован н ое еди н ство, а н аруш ен и е
си м м етри и есть п роцесс диверси ф икаци и этого тож дества, еди н ства и инновац и и
новой м ногокачественн ой ген ерац и и части ц м атери и и си л, и х связы ваю щ их:
еди н ство сим м етри и и н аруш ения сим м етри и представляет собой ф ундам ентальн ы й
м ехани зм эволю ци и В селенн ой как сам оорган и зац и и м атери и в пространственн о -
врем енн ом ее расш ирен и и .
И так, сущ ественны м закон ом сам ооргани заци и м атерии в расш иряю щ ейся
В селенной является спон танн ое наруш ен и е си м м етри и (вообщ е наруш ение ее), в
результате чего появляю тся н овы е частиц ы и си лы , и х органи зую щ и е, — кварки и
леп тон ы и и х силы взаим одействи я — си льны е ц ветны е и электрослабы е, а в
дальнейш ем п охолодан и и В селенн ой происходит н аруш ен и е си м м етри и
электрослабы х взаи м одействи й , в результате чего электрослабы е взаим одей ствия
расщ еп ляю тся н а два сам остоятельны е взаим одействия — электром агни тн ы е и
слабы е.
М ы этим хоти м п одчеркнуть ту м ы сль, что н ы н е н ам и звестны е четы ре типа
взаи м одействий — си льны е (цветн ы е и адрон н ы е), электром агни тны е, слабы е и
грави тационны е силы , дей ствую щ ие в расш и рени и В селенной как сам ооргани заци и
м атерии в структуры — м икрозерн и сты е, м елкозерн и сты е и крупн ом асш табн ы е, —
результат н аруш ения си м м етри и единого сущ его и суп ерсилы , сущ ествовавш их в
какой -то сингулярн ости до Б ольш ого взры ва: Б ольш ой взры в как катастроф а есть
еди н оврем ен ны й п ротиворечи вы й п роцесс ди версиф и каци и как разруш ени я
си м м етри и сингулярн ости и ин н оваци и как созидани я н ового м ира части ц и си л, и х
упорядочиваю щ их.
П оэтом у Б ольш ой взры в как двуедин ы й п роц есс катастроф ы , и счи сляем ы й
м и ллиардны м и долям и секунды , есть ди алекти чески й взры в ди версиф и кац и и и
инновац и и : он есть проц есс рож ден и я и становлен и я наш ей В селенн ой .
Р ассм атри вая горячую кухн ю Г . Г ам ова, м ы долж ны отм етить ещ е оди н
сущ ествен н ы й закон сам ооргани заци и м атери и : речь и дет о ф азовом переходе.
П о сущ еству м ы касали сь только проблем ы ф ун дам ентальны х части ц — кварков
и леп тон ов — и си л, и х органи зую щ их, а что касается п роблем ы элем ен тарн ы х
части ц , т. е. адронн ы х, и части ц «тем ной м атерии» как грави таци и , ее м ы
соверш енно не затрон ули. П оэтом у н а н и х следует кратко остановиться.
К варки и леп тон ы , как м ы уж е знаем и з стан дартной м одели ф и зи ки
элем ентарн ы х частиц, н е являю тся ф ундам ен тальн ы м и н а эн ерги ях вы ш е 10
15
Г эВ :
они являю тся ф ундам ен тальн ы м и на эн ергиях до 10
15
Г эВ , а вы ш е эти х эн ерги й ,
когда прои сходи т сли ян и е всех трех кон стант связи сил цветн ы х и электрослабы х,
перестаю т бы ть ф ундам ен тальны м и. Э то первое. А второе заклю чается в том , что до
кварко-адронного ф азового п ерехода, т. е. до кон версии кварков в адроны , кварки
бы ли свободн ы м и частицам и , которы е м огли вступ и ть со свои м и ан тикваркам и в
ан н и ги ля-
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.
30
30
цию . Н а ранн ей стадии в горячей кухне в ан ни ги ляцию вступ али электроны и
позитрон ы , в результате чего значи тельная и х часть п ревращ алась в и злучение.
М ож ет бы ть, в дей ствительности косм и ческое м и кроволн овое ф оновое и злучени е
(рели ктовое излучен и е), доходящ ее до н ас с сам ого ран н его врем ени Б ольш ого
взры ва и окруж аю щ ее нас изотропн о со всех н ап равлени й п ространства В селенн ой ,
— им ен н о отчасти результат эти х ан н и ги ляций кварков и анти кварков, электронов и
позитрон ов.
К варк-адрон ны й ф азовы й п ереход как кон версия кварков в адроны есть очень
важ ны й и сущ ествен н ы й закон сам оорган и заци и м атерии в стан овлени и и
расш ирен и и В селенной, и бо в результате конверсии кварков в адрон ы образуется
новы й м и р барион н ой м атери и — м и р сильны х ядерн ы х (т. е. адрон н ы х)
взаи м одействий , отличны й от м и ра си льны х цветн ы х взаи м о действий м еж ду
цветны м и кваркам и через посредство глю онов, такж е цветны х: м и р адрон н ы х
си льны х взаим одей ствий — п роизводны й м и р от м и ра кварков и их ц ветны х
взаи м одействий .
П оэтом у кварк-адрон н ы й ф азовы й п ереход как конверси я кварков в адроны —
ф ун дам ен тальны й м ехани зм закона сам оорган и зац и и м атери и в ходе эволю ц и и
В селенной: он яви лся закон ом сози дани я бари он н ой м атерии, составляю щ ей 20 %
всей м атерии во В селен н ой . Ф ун дам ентальн ая значи м ость бари он н ой м атери и , как
м ы об этом уж е пи сали, заклю чается в возм о ж н ости образовани я части ц «тем н ой
м атерии» из частиц бари он н ой м атери и .
Т ак, аксион ы как п ретенденты -кан ди даты на роль частиц «тем н ой м атерии »
м огут бы ть получены в результате ф азового перехода пион -аксионной кон версии :
Ν + π -> W + a
(а — акси оны ).
Т аки м ж е ф азовы м переходом м ож но получить м опоноли как части ц ы «тем ной
м атерии» путем конверсии кварка в м он ополи :
γ + q -> Μ.
Т аки м образом , ф азовы й переход как кон версия одн и х части ц в другие является
не локальны м и частны м случаем , а ун и версальны м и ф ун дам ен тальны м законом
сам ооргани заци и м атерии как сози дани я и творен и я соверш енно н овой м атерии в
ходе эволю ц и и В селенн ой : закон кон верси и как ф азового п ерехода является
всеобщ им законом сам оорган и зац и и м атерии во В селенной.
И так, м ы м ож ем поды тож и ть и вы дели ть три закона сам оорган и зац и и м атери и в
горячей кухне, где изготовляю тся сам ы е изы скан н ы е блю да — ф ундам ен тальн ы е и
элем ентарн ы е части ц ы и силы , их связы ваю щ ие, орган и зую щ и е и упорядочиваю щ ие:
1) закон сим м етри и ;
2) закон н аруш ен и я си м м етри и ;
3) закон кон версии как ф азового перехода.
Р оль барионной м атери и в расш ирен и и сам оорган и зую щ ейся наш ей В селен н ой
ф ун дам ен тальн а и ун и версальна. В о -п ервы х, с барионной м атерией связан ы , так и ли
иначе, н епосредственн о и ли оп осредованно, три ти п а сил взаи м одей ствий — сильны е
(ц ветны е и адрон н ы е), электром агн и тны е и слабы е; во-вторы х, водород и гели й как
элем енты бари он н ой м атери и в общ ем балансе вещ ества (м ы п ока и склю чаем
излучени е и «тем ную м атери ю ») во В селен н ой составляю т, как уж е отм ечали , 75 % и