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.
341
341
как сам оорган и зован н ы х структур н евозм ож но точно такж е, как и без бар и он и ческой
м атерии и ее части ц невозм ож н о сам о структурирован и е звезд. У прощ енно м ож н о
сказать, что ан ти барион и ческая м атери я как «тем ная», «скры тая» м атерия в
рож ден и и звезд вы ступает как си ла тяготен и я, которая связы вает части ц ы как
элем енты барион и ческо й м атерии в структуру звезд: ан ти барион и ческая м атерия —
си ла связы ваю щ ая, а бари он и ческая м атерия есть элем енты строи тельного
м атериала, которы е становятся структурн ы м и ком понентам и звезд благодаря си ле
притяж ен и я грави тации.
Т аки м образом , роль антибари о н и ческой м атери и в рож ден и и звезд, ж и зни их и
см ерти двойственна: в рож дени и звезд играет п олож и тельн ую роль, а в и х см ерти —
отрицательн ую .
В н едрах н аш его С олнца еж есекун дн о 600 тон н водорода превращ ается в гели й ,
и таким образом п оддерж ивается ж и знь н аш его С олнц а уж е н а протяж ени и около 10
м и ллиардов лет и будет п оддерж иваться ещ е 10 м и ллиардов лет. Зн ачи т, ж и зн ь звезд
есть «сам осож ж ени е» бари он н ой м атерии : сам опож ертвовани е бари он и ческой
м атерии дает ж изн ь звездам . Б ез такого сам оп ож ертвовани я бариони ческой м атери и
невозм ож н а и н ем ы сли м а ж и зн ь звезд: в этом состоит суть ж и зни звезды как
сам ооргани заци и . В еж есекундной см ерти барион и ческой м атери и (т. е. водорода)
состои т ж изн ь звезды как процесс сам оорган и заци и : в см ерти плам я ж и зни звезды и,
кон ечн о ж е, ж изн ь — одн оврем ен н о см ерть. В этом заклю чается суть
сам ооргани заци и м атери и как н ели н ейн ого проц есса: рож дени е звезды , ее ж и знь и
см ерть — нели н ейн ы е процессы , связанн ы е с таким и п он яти ям и , как устой чи вость и
неустой чи вость, би ф уркаци я и катастроф а, колл ап с, реколлап с, ан тиколлап с,
равн овеси е и н еравн овесие, сим м етри я и сп он танн ое н аруш ение сим м етри и , порядок
и хаос, эн троп и я и и н ф орм ац и я, кон сервати вны е и ди ссипати вны е структуры и т. д.
К ак сим м етри чн ое состояние биф уркац и я есть неустой чи вое и нен адеж н ое
состояние ее, при чи н ой его разруш ен и я м ож ет служ и ть случай ность, м алейш ая
ф луктуаци я: как сим м етри чн ое состоян и е систем ы би ф уркаци я есть
м н огоканальность ее эволю ц и и . Э то означает, что все каналы эволю ции систем ы
равн овероятны , поэтом у трудн о предсказать, по каком у кан алу п ой дет будущ ая
эволю ц и я систем ы : это будущ ая эволю ци я си стем ы зависит от соверш енно
незн ачи тельн ой случай н ости. О дн ако сп он танное наруш ени е сим м етри и (С Н С )
м ож ет бы ть легким и ли ж естким : под ж естким наруш ени ем си м м етри и поним ается
катастроф а, которая и грает двой ственную роль. С одной стороны , катастроф а —
полн ое разруш ение си стем ы , а с другой стороны , следствием катастроф ы является
образован и е (появлен и е, рож дени е, возн и кновени е) соверш ен но новой структуры ,
отлично качественн о от старой , катастроф ой разруш енн ой си стем ы . И м енн о поэтом у
м ы п остоянно п одчеркиваем и подчерки ваем нели н ейн ость характера и п ри роды
эволю ц и и звезд, галакти к, их скоп лен и й и сверхскоплени й : эволю ц и я всех этих
крупном асш табны х косм ически х объектов н оси т н е ли н ейн ы й (п л авны й ,
м онотонны й , равном ерн ы й ) характер, а н ели н ейн ы й (взры вн ой , катастроф ический ,
скачкообразн ы й) характер.
К оллап с — сж атие, а реколлап с — расш ирени е, тогда как ан ти коллапс —
противодей стви е сж атию и расш ирен и ю для сам осохранен и я структур бы ти я
м атерии (вспом н и м , н апри м ер, кван товую м одель атом а, закон зап рета П аули или
кварковую ц ветн ую м атери ю — конф айн м ент и скей линг).
Э ти м трем категори ям соответствую т три ды ры : черн ой ды ре — коллапс, белой
ды ре — реколлапс, а серой ды ре — антиколлапс, преобразую щ ий содерж им ое
черн ой ды ры в содерж и м ое белой ды ры .
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.
342
342
К оллап с — си ла сглаж и вания всех неодн ородностей и ликов бы ти я м атерии и
превращ ения неоднородностей бари онной м атери и в грави тац ионную «тем ную »
м атерию . Р еколлапс — сила превращ ени я грави тац и он н ой «тем н ой» м атери и в
части ц ы барионной м атери и во всем спектре их м ногоцвети я и м ногокрасочн ости;
ан ти коллапс ■ — си ла сам осохран ени я бы тия м атерии и п ротиводействия
разруш и тельном у влияни ю коллап са и ли сам осохран ени я м н огоц вети я и
м н огокрасочности действия реколлап са.
В се эти три едины е категории — коллапс, реколлапс и анти коллап с — звен ья
еди н ой и последовательной цепи ф ун дам ен тального закона сам ооргани заци и бы ти я
м атерии: си н гулярности соответствует коллап с, Б ольш ом у взры ву — реколлапс,
ан ти коллапс соответствует сам осохран ен и ю сам ооргани зованн ы х структур н а всех
уровнях м и кро-, м елко- и крупнозерн и сты х образовани й бы ти я м атери и во
В селенной.
И так, м ы отм етили, что ан тибарион и ческая, т. е. «тем ная м атерия», в
элли п тически х, сп и ральны х и други х галакти ках в ц елом со ставляет 95 % , а
остальн ое приходится на бари оническую , т. е. «светящ ую ся», «види м ую » м атери ю :
такова асим м етри я м еж ду «тем н ой м атери ей» и «видим ой» м атерией.
Ф актически В селенн ая с образовани ем галакти чески х структур, в основн ом ,
состои т и з «тем ной м атери и », т. е. через 2-3 м и ллиарда лет п осле Б ольш ого взры ва. В
более ранн ю ю эп оху после Б ольш ого взры ва, т. е. в первы й м илли ард лет после
Б ольш ого взры ва, в строен и и и структуре В селенн ой п реобладала и дом инировала
бари он и ческая м атери я: она бы ла госп одствую щ ей до н ачала звездообразован и я в
недрах галакти к.
Н о встает, естественн о, вопрос: откуда и каким образом это дом и н и ровани е
«тем н ой м атери и » появи лось?
М ож но предп олож и ть, что до образован и я атом ов, до 1000 -3000 лет п осле
Б ольш ого взры ва, во В селен ной госп о дствую щ ей м атери ей бы ла барион и ческая
м атерия. Б ы ла ли в этот п ери од п осле Б ольш ого взры ва анти бари он и ческая, т. е.
«тем н ая м атери я»?
Ч тобы ответи ть н а этот воп рос, необходим о сн ова рассм отрен и е п роблем ы
четы рех ти п ов взаи м одействий — С В , Э М В , С Л В и Г В .
Во-первы х, м ы уж е зн аем , что на эн ергиях 10
15
Г эВ все три ти п а взаи м одей стви й
бари он и ческой м атери и — С В , Э М В и С Л В — бы ли объедин ены в оди н
ф ун дам ен тальн ы й ти п взаи м одей ствий бари он и ческой м атерии: все три константы
эти х трех взаим одей стви й сли ваю тся в точк е Б ольш ого объедин ени я, т. е.
стандартн ой м одели Ф Э Ч . С илы эти х трех взаи м одей ствий бари онической м атерии
становятся на эн ергиях 10
15
Г эВ тож дествен н ы м и .
Во-вторы х, в сторон е от этого объединительного процесса всегда стояла
грави тация: ей всегда бы л чуж д этот объеди н и тельн ы й п роц есс, хотя он а как си ла
взаи м одействует со всем сущ им и со всем и силам и взаи м одей ствий . М ало того,
им ен н о она искривляет пространство -врем я внутрь: и скривлен и е пространства-
врем ени внутрь есть си ла грави таци и . И скри влени е пространства-врем ен и внутрь и
си ла гравитации — нечто одно и то ж е, как и звестно по Э йнш тей н у.
С ледовательно, сила гравитаци и сущ ествовала уж е в син гулярности как точке
бесконечн ости п лотн ости м атерии и и скривленн ого внутрь п ространства-врем ени : н о
ведь эта си н гулярн о сть есть начало всех начал Б ольш ого взры ва. П оэтом у м ы
долж ны исходи ть из того, что си ла гравитации как и скри влен н ое вн утрь
простран ство-врем я сущ ествовала в си н гулярн ости до Б ольш ого взры ва: Б ольш ой
взры в как катастроф ический
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.
343
343
взры в — сам реколлапс коллап си рованн ой си лы грави тации и и скри влен н ого внутрь
простран ства-врем ен и в сингулярн ости. Б ольш ой взры в не м ож ет бы ть силой
бари он и ческой м атери и : слиш ком он а н ичтож н а для такого Б ольш ого взры ва, чтобы
расколоть, раздроби ть, расщ епи ть си н гулярность как бескон ечн ость п лотности
м атерии и и скривлен н ого внутрь п ространства-врем ени . (И звестн ы й россий ски й
астроф изик, член -корреспон дент Р А Н И . Д . Н овиков отм ечает, что си ла одн ой
грави тационной бом бы во м н ого м илли он ов раз будет превосходи ть лю бую атом ную
или водородную бом бу, а С ти вен Х оки н г счи тает, что эн ерги я п ервобы тн ой м ини -
черн ой ды ры с ради усом п ротон а — 10
-13
см — достаточн а для работы десятков
м ощ н ы х А Э С .)
К рупном асш табны е косм и чески е объекты — звезды , галакти ки, и х скоп лен и я и
сверхскопления — реально начали образовы ваться только через 2— 3 м илли арда лет
после Б ольш ого взры ва: в и х образован и и и сущ ествован и и определяю щ ую роль
играла и и грает «тем ная м атерия» как анти барион и ческая. О дн ако это обстоятельство
не и склю чает и н е м ож ет исклю чи ть и роль бари он ической м атери и в образовани и и
сущ ествовани и крупн ом асш табны х косм и чески х объектов. Т ак, нап ри м ер, роль
бари он и ческой м атерии в ф орм ирован ии галакти к очень сущ ественн а, ибо газовы е
облака, т. е. м олекулярн ы е облака, состоящ и е из водорода и гели я, п од возд ей стви ем
си лы гравитаци и накаляю тся и расп адаю тся н а сотн и м и ллиардов газовы х ш аров,
которы е в свою очередь п од си лой тяготения н акаляю тся докрасн а, и в их н едрах
тем пература п одн и м ается до 10 000 градусов и более, что явилось услови ем начала
терм оядерн ы х реакци й превращ ения водорода в гелий : газовы е ш ары загораю тся и
становятся звездам и. А звезды составляю т осн овн ы е структурн ы е ком п онен ты
галакти к — галакти ки под воздействием си лы грави таци он н ого тяготени я образую т
скоплени я.
И м енн о и сследуя строен и е, структуру и п оведени е галактик в скоп лен и ях, в 1933
г. австри й ский учены й Ф риц Ц вики п ри ш ел к важ н ом у вы воду о сущ ествован и и в
цен тре скоп лен и й «тем ной м атери и », благодаря которой скоп лени е как целостн ая
структурная си стем а остается неи зм енн ы м . В сам ом деле, в ц ентре скопления
галакти к им еется огром ное ядро, состоящ ее из неизвестн ой «тем ной м атери и », сила
которой достаточн а, чтобы удерж ать перем ещ аю щ иеся галакти ки отн оси тельн о друг
друга и ц ен тральн ого ядра, и бо без ц ентрального ядра, где сосредоточена «тем ная
м атерия», п ерем ещ аю щ и еся галакти ки в скоплени и разбеж али сь бы в разны е
сторон ы , как отм ечает и звестны й вьетнам о-ам ери канский астроф и зи к Т ри н х К суан
Т хуан в своей работе «В селенн ая».
Т аки м образом , в скоплен и и галакти ки не находятся в стати ческом состоян и и :
они н аходятся не в состоян и и п окоя, а в вечном дви ж ен и и и п ерем ещ ен и и с
огром ны м и скоростям и. О н и сталкиваю тся друг с другом , сдирая с поверхностн ы х
слоев звезды и разруш ая и х; больш и е галакти ки при столкновен и и заним аю тся
«кан н и бализм ом », «проглаты вая» вн утрь себя м ален ьки е; столкн овение двух
галакти к образует н овую , ещ е больш ую , галакти ку.
О дн и м словом , м ир галакти к в скоп лен и и , связанн ы х си лой грави тационн ого
притяж ен и я, н е такой спокой н ы й м и р, как каж ется на п ервы й взгляд: на сам ом деле
этот м ир скопления галакти к, как и м и р звезд, — н еистовы й и бурны й м ир,
подверж енн ы й катастроф е и катаклизм у.
М и р звезд, галакти к и скоплен и й их — н еистовы й и бурн ы й м и р, связан н ы й с
вечн ы м и х рож ден и ем и со см ертью : звезды взры ваю тся и коллапсирую т,
превращ аясь в белы е карли ки, пульсары и черн ы е ды ры .
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.
344
344
А м огут ли коллап сировать галактики и их скоп лени я? М огут, отвечает С ти вен
Х оки н г. О н даж е счи тает возм ож ны м в кон ечн ом счете коллапсировани е всей
В селенной как результат Б ольш ого сж ати я: кон ц ом Б ольш ого сж ати я как ко ллапса
В селенной станет си н гулярность.
Т аки м образом , п роблем а «тем ной м атери и » есть п роблем а архи м н огосторонняя
и архим н огогран н ая:
1) п ои ск и обнаруж ен и е части ц -п ретен дентов н а роль части ц «тем ной м атерии »;
2) п роблем а поиска и обнаруж ения н едостаю щ ей м атерии , т. е. «тем н ой », в
крупном асш табны х косм и чески х объ ектах — галакти ках, и х скоп лен и ях и
сверхскоплениях;
3) п роблем а «тем ной м атерии» н е есть п роблем а устан овлен и я ее коли чественн ой
вели чи н ы и зн ачени я: эта проблем а — проблем а качественн ого поним ан и я и
интерп ретаци и ;
4) п роблем а «тем ной м атери и » есть п роблем а коллап са: п ри н ц и п и альн ое значени е
им еет для Б ольш ого сж атия н е вообщ е коли чествен н ая вели чи н а и зн ачени е
«тем н ой м атерии », а коллапсированн ая «тем н ая м атерия» (вспом н и м белы е
карли ки, п ульсары , черны е ды ры , квазары , первобы тн ы е м и н и -черн ы е ды ры и т.
д.);
5) п роблем а «тем н ой м атерии» поэтом у есть п роблем а син гулярности как точки
бесконечн ой плотн ости м атерии и искривленн ого вн утрь п ространства-врем ен и ;
6) п роблем а «тем ной м атери и » есть п роблем а реколлап са как Б ольш ого взры ва,
расш ирен и я В селен н ой , растягиван и я и скривлен ного вн утрь пространства -
врем ени ;
7) п роблем а «тем н ой м атери и » — п роблем а барионической м атерии , и х
соотн ош ения и взаи м оп роникн овени я;
8) п роблем а «тем ной м атери и » — п роблем а н астоятельной н еобходи м ости создан и я
теори и квантовой грави таци и .
О дн и м словом , проблем а «тем ной м атери и » — п роблем а Б ольш ого взры ва и
Б ольш ого сж атия, а все остальны е п роблем ы связаны с эти м и п роблем ам и и
призван ы их реш ать: Б ольш ой взры в и Б ольш ое сж ати е — два конца одной п алки.
М ы начн ем рассм отрен и е всех этих п роблем «тем н ой м атерии » с си н гулярн ости
как и значального н ачала Б ольш ого взры ва: син гулярность рассм атривается как
коллап сирован н ая бесконечн ость п лотн ости м атери и и и скри вленн ого вн утрь
простран ства-врем ен и .
П осле откры ти я двум я групп ам и ам ерикански х астрон ом ов в сам ом кон ц е
прош лого века (т. е. в 1998 -1999 гг.) косм и ческого вакуум а с его антитяготением ,
ан ти грави тацией си туаци я с «тем н ой м атери ей» изм ени лась в пользу косм ического
вакуум а, хотя важ ная значи м ость «тем н ой м атери и » осталась: эн ергия косм и ческого
вакуум а составляет 68 % всей м и ровой эн ергии , а н а долю «тем н ой м атери и »
приходится около 30 % . П лотность эн ергии косм и ческого вакуум а является
источн и ком и п ри чи н ой бесконечн ого расш ирени я В селенн ой с ускорением . О тны не,
как п редп олагаю т учены е специ али сты , наш а В селенн ая н е подвергн ется Б ольш ом у
краху как коллапсу, п ревращ аю щ ем у В селенн ую в новую син гулярность-2.
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.
345
345
§ 6. Б ол ь ш ое сж ати е
Е стественно, п осле рассм отрен и я вы ш еперечи сленн ы х ф и лософ ских п роблем п о
логике вещ ей встает п роблем а Б ольш ого сж атия: она является по сущ еству вопросом
о судьбе н аш ей В селенн ой, н а м аленьком клочке которой , назван н ом Зем лей и
затерян н ом в м и роздан и и м и ллиардов м и ллиардов м илли ардов звездн ы х систем ,
галакти к и и х скоплени й , м ы — разум н ы е сущ ества — оби таем , созерц ая и
разм ы ш ляя об этом загадочн ом и таин ственном м ироздании: наш е полож ен и е, по
словам вели кого м ы сли теля Б леза П аскаля, п ри кованн ое н авечно к м аленькой
бы ли н ке-Зем ле, ни чтож но, н о своим разум ом м ы охваты ваем все м етагалакти ческое
пространство с горизон том види м ости в косм осе — 10
28
см и м и кром и ре — 10
-17
см .
Т аки м образом , соврем ен н ы й человек со своим и н теллектом и и н туи ц и ей
охваты вает горизон т ви дим ости в м етагалкти ческом п ространстве — 10
45
см : это
огром ная пространственн о -врем ен н ая п ротяж ен н ость, вклю чаю щ ая в свой состав и
структуру В селен н ой более 10
21
звездны х си стем , таких как наш е родн ое С олн ц е.
М ож но даж е утверж дать, что чем больш е м ы п ознаем тайн ы В селенной, тем
больш е он а скры вает ещ е более глубоких и загадочн ы х тайн : п ознан и е одн ой тайн ы
скры вает ещ е н овы е десятки неведом ы х тайн В селен н ой . И главная п роблем а
научного (в том числе ф и лософ ского) позн ан и я заклю чается в том , чтобы н айти
соответствую щ ие клю чи к тай н ы м зам кам В селенной: зам ки -то В селенн ой особы е,
сверхсекретн ы е сей ф ы . В этом состои т одн а и з особенн остей расследования загадок
В селенной: В селенн ая наш а отли чается от сверхсекретного сейф а тем , что он а как
суп ерсам оорган и зованн ая и суп ерсам ооргани зую щ аяся структура изобретает все
новы е и новы е своим изощ рен н ы м способом и м етодом зам ки . В этом такж е состои т
трудность най ти сразу подходящ ие клю чи к эти м и зощ ренн ы м и суперсекретны м
зам кам .
О дн ако найденн ы е клю чи н е всегда п одходят к эти м зам кам . Н аступает
разочарован и е учен ы х в поисках все новы х и новы х клю чей : разочаровани е
см еняется м инутой вели кого п росветлен и я в неож и данн ом явлени и м ы сли , и деи,
кон ц епц и и . Н о это торж ество радости просветления продолж ается нен адолго: за
откры ти ем одного зам ка клю чом , най денн ы м п утем и н туи тивн ого п росветлени я,
скры ваю тся ещ е н овы е, сверхзагадочны е, зам ки , для откры ти я которы х требую тся
ещ е более и зощ ренн ы е и н еобы чн ы е клю чи . Н аука движ ется по п ути случайн остей , и
разви вается он а неож идан н ы м путем : она в принципе — ф еном ен н е ли н ейн ости , а
нели н ей н ости.
В торая полови н а Х Х столетия характери зуется вы даю щ и м ися и великолеп н ы м и
дости ж ен и ям и в области Ф Э Ч и соврем ен н ой косм ологи и . Н о сам ое удиви тельн ое
заклю чается в том , что н есм отря н а бессп орн ы е (а м ож ет бы ть, вели кие) дости ж ен и я
на п ути разви ти я эти х ф ун дам ен тальны х наук, п оявляю тся все новы е и н еож идан н ы е
парадоксы как н еразреш им ы е п роти воречи я н аш его м ы ш лени я (как научного и
ф и лософ ского): без реш ения эти х парадоксов научн ы м и ф и лософ ским м ы ш лен и ем
невозм ож н о дви ж ени е н ауки и ф и лософ ии. Р еш ени е п арадокса — Р убикон, переходя
которы й Ц езарь стал и м п ератором всей Р и м ской им пери и : наука не им п ери я, в ней
м етоды Ц езаря непри м ен и м ы .
С ам ой ф ундам ентальной п роблем ой ф илософ и и и науки и з всех
ф ун дам ен тальн ы х в области косм ологи и и Ф Э Ч является п роблем а Б ольш ого сж ати я
В селенной: п одвергн ется он а коллапсу и ли нет? Э то ф акти чески вопрос о судьбе
В селенной: будет ли он а бескон ечно расш иряться или расш ирени е ее зам едли тся,
останови тся и начн ется Б ольш ое сж атие с коллапсом в син гулярн ости?
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.
346
346
М ы уж е отм етили, что и н ф ляци я А лана Г ута (1980 г., М ассачусетски й
уни верси тет) сф орм улирована для того, чтобы и збеж ать Б ольш ого сж ати я
В селенной: п ространство В селен н ой плоское и расш и рен и е В селен н ой будет
происходи ть бесконечн о.
К ак и звестн о, и з расш и ряю щ ейся косм ологи ческой м одели В селенн ой А . А .
Ф ри дм ан а следует три сценари я ее эволю ци и :
1) если К — криви зн а простран ства В селен н ой — равн а 0, то расш и рен и е В селенной
будет п родолж аться бесконечн о;
2) если К = -1, то расш и рен и е В селенн ой будет п родолж аться такж е бескон ечно;
3) если К = + 1, то расш ирени е простран ства В селенн ой м ож ет через несколько
м и ллиардов лет зам едли ться и останови ться, а затем начнется Б ольш ое сж ати е с
последую щ им коллапсом в син гулярности, чтобы все н ачи н ать с н ачала —
Б ольш ого взры ва.
Н е все учены е разделяю т концеп ц и ю п лоского пространства В селен н ой и
бесконечн ого расш и рени я В селенн ой : один из ни х — С тивен В ай н берг, один из
создателей еди н ой теори и электрослабы х взаи м одействий , удостоенн ы й вм есте с А .
С алам ом и Ш . Г лэш оу Н обелевской прем ии. В своей ф ун дам ен тальн ой работе
«Г равитаци я и косм ологи я» С . В айн берг утверж дает, что общ ий возраст В селенн ой
равен 80 м илли ардам лет; настоящ и й возраст В селенн ой — 20 м и ллиардов лет и ещ е
20 м и ллиардов лет наш а В селенн ая будет расш и ряться, а затем расш и рени е ее
зам едли тся и остан ови тся: потом н ачн ется Б ольш ое сж ати е с п оследу ю щ и м
коллап сом в си н гулярности, чтобы все н ачи н ать с начала — Б ольш ого взры ва. И в
своей кн и ге С . В ай н берг п редлагает концеп ц и ю плотности м атерии , недостаю щ ей до
кри ти ческого зн ачени я п лотн ости м атери и во В селен н ой — 10
-29
г/см
3
. Д о откры ти я
«тем н ой м атери и » австри йским ф и зиком Ф . Ц ви ки недостаю щ ая реальн ая плотн ость
м атерии бы ла в 100 раз м еньш е крити ческого зн ачени я п лотн ости м атери и во
В селенной, а п осле откры ти я «тем н ой м атерии » недостаю щ ая реальная п лотн ость
м атерии составляет вели чи н у, в 10 раз м ен ьш у ю кри тического значени я плотности
м атерии во В селенной: эта ци ф ра, 10 раз м еньш е н едостаю щ ей плотности м атери и ,
является общ епри н ятой больш ин ством учен ы х циф рой ; С . В ай н берг п редлагает
поиск недостаю щ ей плотности м атери и п ри и зучении и исследовани и галакти к, их
цен тральн ой части — гало как м ощ н ой концен траци и «тем н ой м атерии», а такж е
недостаю щ ая м атерия м ож ет бы ть особенн о скон ц ентри рована в центральны х ядрах
скоплени й галакти к и сверхскопления как скоп лен и я скоплени й .
Т аки м образом , С ти вен В айн берг счи тает, что при акти вн ом и
целеустрем ленном пои ске недостаю щ ей м атери и в галактических ядрах, в
цен тральн ы х ядрах скоп лени й галакти к и сверхскоп лен и й зн ачи тельн о м ож ет бы ть
сокращ ен разры в м еж ду недостаю щ ей п лотн остью м атери и и кри тически м зн ачени ем
плотности м атери и во В селенн ой . П оэтом у С . В ай н берг проблем у «тем ной м атери и »
рассм атри вает как архи ф ундам ен тальн ую проблем у, от реш ен и я которой будет
зави сеть судьба расш и ряю щ ей ся В селен н ой : будет ли она бескон ечно расш и ряться
или ж е наступит м ом ент Б ольш ого сж ати я.
Ф актически С . В айн берг в своей работе «Г рави таци я и косм ологи я» п од
«тем н ой м атери ей» пони м ает лиш ь силу грави тации, которая нам «не светит» и
«невидим а»: в эллип тически х галакти ках н ам «свети т» только 5 % м атерии, а
остальн ы е 95 % вообщ е остаю тся нам «тем ной м атери ей» как «н евидим ой» и
«несветящ ей ся» м атерией, хотя учены е глубоко убеж ден ы в реальном сущ ествовани и
огром ного и чудовищ но-больш ого количества «тем ной м атери 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.
347
347
И звестны й ф и зи к, проф ессор М Г У И . М . К ап и тон ов в своей кн и ге «В веден и е в
ф и зи ку ядра и части ц » такж е счи тает, что н ам «свети т» только 5 % м атери и , а 95 %
м атерии остаю тся для н ас «тем ной м атерией»: об эти х 95 % м атерии м ы п очти
ничего н е знаем , но м ы зн аем , что она, эта «тем ная м атерия», сущ ествует реально
ф и зи чески и объекти вн о ф и лософ ски. В своей кни ге И . М . К ап и тон ов дальш е
кон крети зирует п онятие «тем ной м атерии ». В п он яти е «тем н ой м атери и » он
вклю чает:
1) грави тацию невидим ую ;
2) ней три н н ую м атерию ;
3) ф и зи чески й вакуум как виртуальн ы й кван товы й вакуум .
П ри чем И . М . К ап и тон ов счи тает, что сам ой загадочн ой , таи н ствен н о -
м н огообещ аю щ ей «тем ной м атерией» м ож ет бы ть виртуальны й кван товы й вакуум
как неи счерпаем ы й источн и к эн ергии и , следовательно, м ассы : ф и зи чески й вакуум
как ви ртуальны й кван товы й вакуум , м ож ет бы ть, является главн ы м и сточн и ком
сози дан и я всего сущ его бы ти я.
С ледовательно, и з виртуального кван тового вакуум а в результате Б ольш ого
взры ва рож дается сн ачала м и кро -В селенн ая, а затем из м икро-В селен н ой — м акро-
В селенная, а и з сочетан и я м и кро -В селенн ой и м акро-В селенной образуется через 2-3
м и ллиарда лет п осле Б ольш ого взры ва косм о -В селенн ая как м етагалакти ческое
простран ство-врем я, охваты ваю щ ее 10
21
звездн ы х си стем , в том чи сле галакти ки —
10
11
и их скоп лен и я. Н о вакуум — н е только источн и к рож ден и я В селен н ой , н о он
м ож ет бы ть и сточн и ком (вм есте с гравитацией как «тем н ой м атери ей» и н ейтри н ной
«тем н ой м атери ей») Б ольш ого сж ати я: Б ольш ое сж атие — это п родукт н е
поэти ческой ф ан тазии и н е м и ф ологического п роисхож дени я, а продукт серьезны х и
глубоки х ф и лософ ских и научно-теоретически х разм ы ш лений м н оги х вы даю щ ихся
учены х н а протяж ени и м н оги х десятилети й п рош лого Х Х столети я. П оиск «тем н ой
м атерии» — поиск ф ундам ен тальн ого клю ча к тайн ам В селенн ой , в том числе и
преж де всего к проблем е Б ольш ого сж ати я В селенной.
Н екоторы е учены е, в отличи е от С . В айн берга, ещ е удли н яю т общ ий возраст
наш ей В селен н ой — 100 м илли ардов лет: настоящ и й возраст В селен н ой — 20
м и ллиардов лет и ещ е 30 м и ллиардов лет будет п роисходить расш и рени е В селенн ой ,
а затем начн ется Б ольш ое сж атие, которое будет п родолж аться си м м етри чн о врем ени
расш ирен и я В селен н ой , т. е. 50 м и ллиардов лет Б ольш ого сж ати я с коллапсом его в
си н гулярность: м еж ду врем ен ем расш и рени я В селенн ой после Б ольш ого взры ва и
врем енем Б ольш ого сж ати я долж н а сущ ествовать сим м етри я во врем ен н ой
протяж енности .
К ак м ы отм етили , кон ец Х Х столети я характери зуется впечатляю щ и м и
неож и дан н ы м откры ти ем в области соврем ен н ой косм ологи и : обн аруж ена
эксперим ен тально двум я груп п ам и ам ери кан ских астроном ов в 1998 -1999 гг.
соверш енно новая сф ера н аш ей В селенн ой — сф ера косм ологи ческого вакуум а с его
ан ти тяготен и ем , анти грави таци ей. Н аш а вещ ествен н ая В селен н ая с ее
грави тационной силой тяготен и я стала и косм и чески вакуум ной сф ерой с силой
грави тационного отталки ван и я, с антитяготением : отн ы н е п ри чи н ой расш и рен и я
В селенной является н е Б ольш ой взры в, как считали до си х п ор, а косм и чески й
вакуум с анти тяготени ем . М ало того, косм ический вакуум является п ри чи н ой
ускоренн ого и бесконечного расш ирен и я В селенной во врем ени и п ространстве.
П оэтом у соверш ен но н еслучайн о то обстоятельство, ч то сп ец и али сты откры ти е
косм ического вакуум а по своей ф ун дам ен тальн ой зн ачи м ости сравни ваю т с
откры ти ям и Э . Х аббла и реликтового и злучени я П ензи аса— В и лсон а.
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.
348
348
И н тересн о отм етить, что Э . Х аббл (вы даю щ ий ся ам ери кан ский астроном -
эксперим ен татор) свои м откры ти ем об удален и и галакти к друг от друга подтверди л
теори ю русского советского учен ого А . А . Ф ридм ан а о расш и ряю щ ей ся В селен н ой , а
два ам ери канских радиоастроном а А рн о П ензи ас и Р оберт В и лсон свои м откры ти ем
реликтового и злучени я п одтвердили м одель Б ольш ого взры ва горячей В селенн ой
русско-ам ери канского ученого Г еоргия Г ам ова.
Р усски е учены е — блестящ и е теорети ки -м ы сли тели , а ам ери кан ски е —
вели колепн ы е н аблю датели -экспери м ентаторы : развити е н ауки — един ство теории и
опы та.
О ткры ти е косм ического вакуум а с его антитяготением п редставляет собой не
м ен ее н аучн ую и ф и лософ скую значи м ость, чем откры ти я Э . Х аббла, А . П ензи аса и
Р . В и лсон а, если н е более.
• Во-первы х, косм и чески й вакуум с его анти гравитацией н аконец реш ил п роблем у
ф и зи ческой п ри чи н ы расш ирен и я В селен ной: В селен н ая н е только с п остоян н ой и
неи зм енн ой скоростью расш и ряется, н о она расш иряется с ускорени ем и
бесконечн о.
• Во-вторы х, откры ти е косм и ческого вакуум а с его антитяготени ем однозн ачн о дало
возм ож ность реш ени я трех вари антов геом етри и пространства: отны н е ускоренн ое
расш ирен и е В селенн ой н е зависит от вы бора ти п а геом етри и п ространства (н улевая
кри ви зн а, отри ц ательн ая или полож ительная кри ви зна пространства): ускоренн ое
расш ирен и е В селенн ой будет происходи ть н езависи м о от реальной геом етрии
простран ства.
В настоящ ее врем я м ы не знаем , какова реальная геом етрия простран ства н аш ей
В селенной: то ли плоская, то ли отри ц ательн ая Л обачевского, то ли полож ительн ая
зам кнутая гиперсф ера Р и м ан а, н о в лю бом случае — евклидовом , Л обачевского или
рим ан овом — расш ирен и е В селенн ой будет п рои сходи ть с ускорени ем и бескон ечн о.
• В -третьи х, в зави си м ости от вы бора п ространства — евклидова плоского,
отрицательн ого Л обачевского и ли зам кнутого простран ства Р и м ана — им еет м есто
три ти п а расш ирени я В селен н ой, из которы х реально осущ ествляется оди н и
только оди н ти п расш и рен и я: при плоском евкли довом пространства реализуется
параболи ческое, п ри седлови дн ом простран стве Л обачевского — гип ерболи ческое,
а п ри зам кнутом ри м ановском — эллип тическое расш и рени е В селенн ой .
Т аковы три тип а возм ож ности реали зац и и расш и рен и я, из которы х реальн о
долж но осущ ествляться одно кон кретное расш ирени е В селен н ой — или
параболи ческое бескон ечн ое расш ирени е, и ли гиперболи ческое, такж е бескон ечное,
или эллипти ческое в ги п ерсф ере, которое, п о Ф ри дм ан у, долж н о н ачаться с точки, а
затем см ен и ться сж атием , которое превращ ает всю В селенн ую снова в точку. Э та
кон ц епц и я Ф ри дм ан а «от точки расш ирен и я — к н овой точке сж ати я» бы ла
представлен а и кон крети зи рован а в си н гулярн ой косм ологи ческой м одели
В селенной: си нгулярн ы й Б ольш ой взры в — > расш и рен и е — > сж ати е — > Б ольш ой
крах как коллап с всей В селен н ой в новую си н гулярность-2, чтобы все начи н ать
сн ова.
С и н гулярн ая косм ологи ческая м одель В селен н ой вн еш н е очен ь и н тересн а, ибо
ее основны м содерж ан и ем является идея си м м етри и : «Б ольш ой си н гулярны й взры в
— > расш ирен и е — > сж атие — > Б ольш ой си н гулярн ы й крах» (ри с. 3.3.).
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.
349
349
Р и с. 3.3. С хем а «О т С и н гул я р н ости -1 — к С и н гул я р н ости -2»
К ак известн о, после откры ти я косм и ческого вакуум а с его ан ти тяготени ем как
ф и зи ческой при чи н ы ускорен ного и бесконечн ого расш ирен и я В селен н ой
си н гулярная косм ологическая м одель: «от С и н гулярности -1 — к С и н гулярн ости-2»
(и ли ф ридм ановская м одель: «от точки — к н овой точке») п отеряла н е только
ф и лософ скую п ривлекательность идеей си м м етри и , но ли ш илась ф и зи ческого
см ы сла: отн ы н е расш иряю щ аяся В селен н ая н и когда не будет сж и м аться в новую
си н гулярность-2.
Р асш ирен и е будет происходи ть бесконечно с ускорен и ем : н ет во В селен н ой
ф и зи чески х сил, п ротиводей ствую щ и х косм ическом у вакуум у с его ан ти тяготен и ем ,
ан ти грави тацией . Г равитац и я не сп особна преодолеть силу анти грави таци и :
В селенная н и когда н е будет сж и м аться, коллап си ровать в новую син гулярн ость-2.
И все ж е не все точки над «i» п оставлен ы . В этой связи глубоко ф и лософ ски
парадоксальна идея, вы сказан н ая н аш и м ведущ и м учены м -специалистом
(астроф изи ком -косм ологом ) А . А . С тароби н ски м о «старении Λ -член а», которы й
м атем атически опи сы вает косм ологическую п остоян н ую Э йнш тейн а как
ан ти тяготен и е: «старен и е» си лы ан ти тяготени я м ож ет п ри вести в отдаленн ом
косм ологи ческом врем ен и к дом инированию тяготени я над антитяготением , и тогда
нем и н уем а си н гулярн ость-2. О дн ако это м ож ет случится в том случае, если
простран ство В селенн ой будет и м еть постоян н ую полож ительную кривизну и наш е
м и роздан и е будет п редставлять собой гип ерсф еру.
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.
350
350
Т аков извили сты й и тернисты й путь познания тайн н аш ей В селен н ой : и стина —
это непреры вн ая см ен а клю чей к эти м тайн ам .
В этой связи один и з наш и х ведущ и х сп еци али стов п о астроф изике и
косм ологи и А . А . С тароби н ский отм ечает в своей работе « Б удущ ее и п рош лое
В селенной», что, естественно, и сти н н ое п ознан и е В селен н ой , как и всякого явлени я,
вещ и, процесса, возм ож но, и осущ естви м о ее п озн ани е в трех врем ен н ы х п арам етрах:
в прош лом , н астоящ ем и будущ ем
1
. К лю чевы м вопросом познани я В селен н ой в
прош лом является воп рос о начале рож дения всего, т. е. рож ден и я В селенн ой : из чего
родилась наш а В селенн ая?
Б олее или м ен ее н ам известн ы три постулата в этом воп росе о н ачале
В селенной:
1) В селенная родилась и возн и кла в результате Б ольш ого взры ва;
2) затем только что родивш аяся и п ояви вш аяся на свет н аш а В селенн ая вовлекается
в стадию и нф ляц и онную как стади ю п реж де всего ген ерации элем ен тарны х
части ц ;
3) а что бы ло до Б ольш ого взры ва и . инф ляционной стадии как стадии
катастроф ического вздутия наш ей В селен н ой?
О бщ еп ри н яты м ответом на этот воп рос является си н гулярн ость как н ачало
всего: син гулярность как н ачало всего — то, что сущ ествовало до Б ольш ого взры ва и
инф ляционной стадии В селенн ой .
О стается все ещ е остроди скусси он н ы м : что такое си н гулярность и что она и з
себя п редставляет? П о край н ей м ере п о вопросу о си н гулярности сущ ествую т две
кон ц епц и и : 1) «теория и з ни чего»; 2) «теория из всего».
«Т еори я и з ничего» означает, что н е бы ло пространства-врем ен и до рож дени я
В селенной: «теори я и з ничего» есть теори я, отрицаю щ ая н аличи е в си н гулярн ости
реального структури рован н ого классического простран ства-врем ени . А п ри знает ли
«теори я и з ни чего» н али чи е в сингулярн ости м атери и в ви де одной -единственной
грави тационной м ассы и , следовательно, энерги и или п отенц и альной,
неактуали зированн ой тем ной м атерии?
Е сли «теория и з н и чего» отри ц ает в син гулярн ости н али чи е четы рехм ерного
класси ческого п ространства-врем ени как реально структури рован н ого, то м ы вп олне
м ож ем бы ть солидарн ы м и с ее представителям и , и бо в си н гулярн ости н е м ож ет
присутствовать четы рехм ерн ое класси ческое п ространство -врем я: это класси ческое
четы рехм ерное п ространство-врем я в действи тельности возн и кает с рож дени ем
наш ей В селенн ой .
В стает закон н ы й воп рос: следует ли на соврем ен ном уровн е научн ого знан и я и
м ы ш лени я четы рехм ерн ое классическое п ространство -врем я, осущ ествленн ое в
реальной В селенн ой , вообщ е иден тиф и ц и ровать с п он яти ем простран ства-врем ен и в
си н гулярности , где н е работает О Т О (т. е. теори я тяготени я Э й н ш тейн а)? В едь всем
сп еци али стам п о О Т О Э й н ш тейн а соверш ен н о очевидн о, что О Т О п реж де всего —
релятиви стская (н о н е квантово -п олевая) теория о класси ческом четы рехм ерн ом
простран стве-врем ен и .
И так, м ы четко долж ны п ровести дем аркационную ли н и ю м еж ду поняти ем
простран ства-врем ен и вообщ е в ф и лософ ском см ы сле и четы рех м ерн ы м
класси чески м
1
Б уд ущ ее В сел ен н ой и буд ущ ее н аш ей ц и ви л и зац и и : С б . статей . М ., 2 0 0 2 .