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.
371
371
ния В селенн ой : отны н е и н авсегда ди н ам ика бесконечн ого расш ирен и я В селенной
определяется и склю чительн о косм и чески м вакуум ом с его анти тяготен и ем ,
ан ти грави тацией , и она незави сим а от ти п а п ространствен н ой геом етри и .
О дн ако это ни в коем случае н е означает и не м ож ет означать, что роль
вещ ественн о-косм ической сф еры с ее гравитацией , тяготен и ем сводится к нулю . Н а
сам ом деле роль вещ ества (тем н ого, види м ого и и злучен и я) и , следовательно,
тяготени я, гравитац и и огром н а и ф ундам ен тальн а н а локальны х (т. е. м алы х)
косм ологи ческих расстояниях: и м енн о тяготени е как си ла гравитационн ого
притяж ен и я является и сточни ком и п ри чи н ой ф орм и рован и я, образован и я и
кон струирования крупном асш табной структуры В селенн ой , вклю чаю щ ей в свой
состав звездно-галакти чески й м и р, м и р скоплен и й галакти к и сверхскоп лен и й .
Т яготени е как сила грави тационного при тяж ен и я связы вает все эти структурны е
образован и я (звезды , галакти ки, скоплени я и х и сверхскоплен и я) в един ом и
целостном образован и и м етагалакти ки : м етагалакти ка, в состав которой входят 10
11
галакти к χ 10
10
звезд = 10
21
звезд, управляется одн оврем ен н о как тяготени ем ,
грави тацией , так и ан ти тяготен и ем , ан тигравитац и ей. Г алакти ки и их скопления со
скоростям и в сотни ты сяч км /с удаляю тся и разбегаю тся под действием
ан ти тяготен и я, ан ти гравитации и одноврем ен н о вм есте с тем он и сохран яю т свои
структурны е образовани я благодаря силе их связы ваю щ его тяготен и я, гравитации :
ан ти тяготен и е — тож е тяготени е, н о как сила грави тационного отталки вани я.
А н ти тяготен и е — отри ц ательн ое давлен и е отри ц ательн ой грави тацион н ой м ассы .
Н а м алы х (локальны х) косм ологически х (и косм и чески х) расстояни ях
дом и н ирует тяготение, грави тация, а н а больш их косм ологи ческих расстояни ях
полн ое господство п ринадлеж ит анти тяготени ю , ан ти грави таци и как ф изической
причин е расш и рени я В селенной и его ускорен и я.
Т акова подли н н ая динам и ка вещ ества и вакуум а, тяготения и антитяготени я,
грави тации и анти грави тации: п олож и тельное и отрицательное суть един ое целое.
О ткры ти е косм ического вакуум а с его ан ти тяготением , ан ти гравитац и ей явилось
ф ун дам ен тальн ы м наряду со всеобщ им удалени ем галактик друг от друга и
реликтовы м излучени ем : отн ы н е В селенн ая будет расш иряться с ускорен и ем и
бесконечн о. Т аково новое м и ропоним ани е.
§2. В ещ ествен н ая к осм и ч еск ая сф ер а В сел ен н ой
Н а сегодняш ний ден ь м ы знаем , что н аш а В селенн ая, известн ая н ам только в
одном -еди н ствен н ом экзем пляре, п редставляет собой глубокое и орган и ческое
еди н ство вещ ества и косм и ческого вакуум а, которы й н е следует пы таться сводить к
известн ом у нам кван товом у ф и зи ческом у вакуум у, где «ки ш м я ки ш ат виртуальны е
части ц ы и ан ти части ц ы » («м оре дираковского вакуум а»).
Е щ е раз м ы долж ны п одчеркнуть ф ундам ен тальн ую ф илософ скую значим ость
вещ ественн ой косм ической сф еры в м и роустройстве н аш ей В селен н ой : соврем ен н ое
представлен ие о вещ естве вклю чает, как м ы уж е отм ечали в н аш ей работе,
следую щ ие ви ды косм ического вещ ества:
1. Т ем ное вещ ество, сущ ествую щ ее в корон ах галакти к, п ри рода которого н ам п ока
неи звестн а. М асса этого тем ного вещ ества составляет почти 95 % м ассы всей
галакти ки . П оэтом у тем ное вещ ество в короне галакти ки стало одной из сам ы х и н -
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.
372
372
три гую щ и х загадок звездно -галакти ческого м ира: станет ли тем ное вещ ество
«светлы м , ви ди м ы м вещ еством », реш и т дальнейш ее развити е наблю дательн ой
астроф изики и ее теорети ческой м ы сли . М ы знаем о его сущ ествован и и только по
одном у признаку п роявлени я его грави тационн ой силы при тяж ени я, а больш е о нем
пока н и чего нам неизвестно, преж де всего о его ф изической п ри роде.
2. В иди м ое вещ ество («светлое, светящ ееся вещ ество»): к ви дим ом у вещ еству
отн осятся все виды вещ ества, связан н ы е с Э М В , С В и С Л В ; ф илософ ском у
ан али зу посвящ ен а первая часть н аш ей работы . О тм етим , что в экстрем альн ы х
косм ологи ческих и косм ических услови ях сверхплотн ости вещ ества,
сверхвы сокой тем пературы в м и ллиарды м и ллиардов градусов и сверхси льны х
м агнитн ы х полей п роти воп олож ность и всякое различие м еж ду частиц ам и и
полям и, п лазм ой и готовы м и, реальн ы м и части ц ам и и ан тичасти ц ам и, а такж е
виртуальны м и частицам и и ан тичасти ц ам и и реальн ы м и , готовы м и части ц ам и и
ан ти части ц ам и стираю тся и исчезаю т: п ротивополож ность п ри экстрем альны х
условиях сверхп лотности, чудовищ но вы сокой тем пературы и сверхси льны х
м агнитн ы х полей и счезает и становится еди н ой , н еразли чим ой . Э ти экстрем альн ы е
условия создаю тся тяготением , чудови щ но м ощ н ой си лой грави тации и
грави тационного сж атия: коллапс — катастроф и ческое грави таци он н ое сж ати е, в
результате дей ствия которого образую тся белы е карли ки, н ей трон н ы е звезды ,
черн ы е ды ры , квазары , сверхм ассивны е черн ы е ды ры в яд рах активн ы х галакти к и
т. д. П оэтом у м ы ещ е раз подчеркиваем ф ундам ентальн ое ф и лософ ское значени е
тяготени я как си лы грави тац и он н ого п ри тяж ени я: при тяж ен и е — сж ати е, коллап с
и си н гулярн ость. Б ез этой три ады грави тационн ого притяж ени я — сж атие, коллап с
и си н гулярн ость — соверш енно лиш ено см ы сла поним ани е и осм ы слени е
эволю ц и и звездн о-галакти ческого м и ра, хотя сум м арн ая м асса звезд в галакти ке
составляет не более 5 % всей м ассы галактики .
3. С оврем енн ое представлени е о вещ естве вклю чает и и злучен и е: н а
квантовом ехан и ческом язы ке и злучени е — ф отоны как кван ты электром агн и тны х
волн, следовательно, кван там и электром агн и тного излучени я являю тся ф отон ы ; в
этом см ы сле исчезает п роти воп олож н ость и различие м еж ду вещ еством и
излучени ем , так как в конечн ом счете н а кван товом уровн е строен и я м атерии
носи телям и и злучени я являю тся частицы -ф отон ы . И з трех сам ы х вы даю щ ихся
откры ти й , н а которы х, как на трех ки тах, зи ж дется соврем ен н ая косм ологи я, —
откры ти е в 1929 г. Э . Х абблом всеобщ его разбеган и я галакти к, откры ти е в 1965 г.
А . П ен зи асом и Р . В и лсон ом косм ического м и кроволнового ф он ового излучения
(«рели ктовое и злучени е», по Ш кловском у) и откры ти е в 1998 -1999 гг. двум я
групп ам и ам ери кан ских астроном ов п од руководством Б рай ана С м и дта и С ола
П ерлм уттера косм ического вакуум а с ан ти гравитацией , — сам ы м зам ечательн ы м
является откры ти е реликтового и злучения как электром агн и тного и злучения,
носи телям и которого являю тся ф отон ы , и дущ ие к нам с м ом ен та Б ольш ого взры ва
изотропн о со всех сторон п ространства В селен н ой : излучен и е и вещ ество когда-то,
в сам ую ран н ю ю эпоху рож дени я н аш ей В селен н ой, в состояни и
терм одинам и ческого равн овесия сущ ествовали как неразличим ое единство,
которое расщ еп ляется п о м ере расш ирения и охлаж дени я В селен н ой.
Т аки м образом , соврем енн ое п он и м ание и представление о вещ естве вклю чает
все виды косм ического вещ ества:
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.
373
373
1) тем н ое вещ ество в короне галакти ки;
2) види м ое вещ ество как элем ен тарны е части ц ы и ан ти части ц ы , поле и плазм а, а
такж е виртуальны е частицы и ан ти части ц ы , атом ы с ядрам и, м олекулы , элем ен ты
и т. д.;
3) ф отон ы такж е — вещ ество в экстрем альны х условиях сверхп лотн ости ,
сверхвы сокой тем п ературы и сверхси льны х м агнитн ы х полей, которы е создаю тся
си льны м и п олям и тяготен и я.
Т акова реш аю щ ая роль тяготени я в эволю ции звездно -галакти ческого м и ра.
М ы ещ е раз хотим п одч еркнуть, что теорем а П енроуза— Х оки н га о том , что
си льное грави таци он н ое поле неизбеж н о и неодолим о п риводит к сингулярн ости , в
связи с откры ти ем косм и ческого вакуум а с его анти тяготением , ан тигравитац и ей , не
распространяется на этот косм и чески й вакуум .
А си м м етр и я В сел ен н ой
И так, н аш а В селен н ая состои т из двух ун и версальны х и ф ун дам ен тальн ы х сф ер
— вещ ественн ой и вакуум ной, которая, как м ы отм ети ли , бы ла откры та в сам ом
кон ц е Х Х столети я (в 1998-1999 гг.). Д о этого врем ен и господствую щ им
представлен ием о В селен н ой бы ло то, что н аш а В селенн ая состои т и склю чительн о и з
вещ ества без вакуум ной среды : В селенная есть вещ ественная без ан ти вещ ества. В
связи с этим возникает очен ь и н тересн ы й ф и лософ ский (н е только) вопрос: а почем у
наш а В селенн ая только вещ ественная, тогда как в м ире сущ ествует закон сопряж ени я
части ц и ан ти части ц . Ч астицы и ан ти части ц ы всегда и везде сущ ествую т во
взаи м н ом соп ряж ени и . М ало того, они всегда и везде рож даю тся п арой : части ц а и
ан ти части ц а — две сторон ы одной м едали .
Т ак всегда считали до 1957 г., когда в м и ре элем ен тарны х частиц произош ла
настоящ ая «коп ерни кан ская» револю ц и я, которая сокруш ила все н езы блем ы е
принципы сим м етри и , преж де всего простран ствен н ой четности — Р , а затем и
си м м етри и зарядового соп ряж ени я части ц и ан тичасти ц : все ди скретны е сим м етри и
— Р , С , Τ и С Р бы ли н и злож ен ы со своего н езы блем ого п ьедестала. В се эти
си м м етри и наруш ались только в слабы х взаим одействиях, но сохран яли п реж н и й
статус незы блем ости во всех проц ессах си льны х и электром агнитн ы х
взаи м одействий : слабое взаи м одей стви е стало арен ой ни зверж ен и я сим м етри и Р , С ,
Τ и С Р . В о всех трех ти п ах взаи м одействий п ока сохран яется только
сверхком би н ирован н ая четность — С Р Т .
Н о почем у и каким образом закон взаим н ого соп ряж ени я вещ ества и
ан ти вещ ества бы л н аруш ен в сам ую ран н ю ю эп оху рож ден и я н аш ей В селен н ой
после Б ольш ого взры ва, в результате чего н аш а наблю даем ая В селенн ая стала
вещ ественн о асим м етри чн ой без ан тивещ ества, где, п о словам А . А . Ф ридм ан а, «м ы
обречен ы ж и ть»?
М ы акти вн о, с глубоки м убеж ден и ем правоты поддерж ив аем позиц и ю
известн ы х астроф и зиков и косм ологов А . М . Ч ерепащ ука и А . Д . Ч ерн и н а, которы е в
своей кн и ге «В селен н ая, ж и зн ь, черн ы е ды ры » подчерки ваю т бли зость косм ологии и
ф и лософ и и в реш ении ф ун дам ен тальны х п роблем м ироздания. П роясняя эту
близость косм ологи и и ф и лософ и и , зам ечательны е учен ы е п и ш ут, что сам ой
продукти вн ой идеей в соврем ен н ом естествозн ани и является и дея ж изни . Е ю
прони заны все м иф ологи чески е, рели гиозны е, ф и лософ ские, социологи чески е учени я
в п рош лом и н астоящ ем : он а стала сам ой п родукти вн о й и деей и в исследовани и
наш ей В селенной, в косм ологи и , астроф и зи ке и ф и зи ке частиц, не говоря о биологии ,
соц и ологии и т. д. и т. п .
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.
374
374
Т олько и только в асим м етри чн ой , вещ ествен н ой без антивещ ества, В селен н ой
возм ож но реальное сущ ествование ж изни как таковой : в си м м етри чн ой В селенн ой
вещ ества и анти вещ ества абсолю тно исклю чен а ж и зн ь. О на реально возм ож на только
в вещ ествен н ой В селен н ой как асим м етри чн ой без ан тивещ ества.
А бсолю тн о н ем ы сли м о предполож ить о возм ож н ости сущ ествовани я В селен н ой
в том строени и и структурн ом м и роустройстве, в каки х она наблю дается нам и , если с
сам ого начала рож ден и я ее всегда и везде н езы блем ы м оставался закон взаи м н ого
соп ряж ен и я вещ ества и ан ти вещ ества: при ан н и ги ляц и и вещ ества и ан тивещ ества
абсолю тн о и склю чено образован и е сам ой наш ей В селенн ой .
С ледовательно, только и только в асим м етри чн ой вещ ествен н ой без
ан ти вещ ества В селенн ой возм ож н а сам а ж изн ь, в том числе и н ас как homo sapiens.
П оэтом у п роблем а асим м етри и В селен н ой является п роблем ой ф и лософ и и и
косм ологи и , ф и лософ и и и астроф и зи ки, ф илософ и и и ф изики частиц: конечны м
см ы слом всех и сследовани й в косм ологии, астроф и зи ке и ф и зике частиц является
ф и лософ ское п он и м ани е и осм ы слени е ф еном ен а ж и зни, роли и м еста разум н ого
человека, п рикованн ого, п о словам вели кого учен ого и ф илософ а-м ы сли теля Б леза
П аскаля, н авечн о н а м аленькой бы линке-Зем ле, но свои м разум ом охваты ваю щ его
все простран ство В селенн ой : полож ен и е человека, п рикованн ого навечн о к
м алю сенькой Зем ле на сам ом краю Г алактики, н и чтож н о, но разум ом он постигает
всю В селенн ую . (П роблем у аси м м етри и В селенн ой м ы п одробно рассм отрели в
первой части н аш ей работы , поэтом у н ет см ы сла ещ е раз повторять.)
Здесь только отм ети м результаты н аш его и сследовани я проблем ы асим м етри и
В селенной как вещ ествен н ой без ан тивещ ества:
1. В сам ую ранню ю эпоху рож дени я наш ей В селен н ой после Б ольш ого взры ва
наступ ает ин ф ляционная стади я, которая п родолж ается м и ллиардн ы е доли
секунды : за этот пром еж уток врем ени появляется классическое простран ство -
врем я, осущ ествляется вздутие разм ера и объем а новор ож ден н ой В селенн ой до
неи м оверн ой вели чи н ы и п рои сходи т генезис элем ен тарны х частиц, п реж де всего
ф ун дам ен тальн ы х ф ерм ион ов и ан ти ф ерм и он ов в абсолю тн о равном количестве.
Ч ерез м и ллиардны е доли секунды н арастает катастроф и ческое расш ирени е
В селенной и одноврем енн о резкое похолодан и е ее в результате катастроф ического
падени я тем пературы в м и ллиарды м илли ардов м и лли ардов раз до 10
9
градусов,
когда стало возм ож ны м взаи м одей стви е м еж ду частицам и и ан ти части ц ам и.
2. С катастроф ически м п аден и ем тем пературы , резким п охолодан и ем и расш ирени ем
В селенной создаю тся реальны е ф и зические услови я для ан н и гиляц и и
ф ун дам ен тальн ы х ф ерм и онов (т. е. кварков и лептон ов) и анти ф ерм и он ов
(антикварков и ан ти лептон ов): происходи т вселенская тотальн ая анн и ги ляци я
ф ун дам ен тальн ы х ф ерм ион ов и ан тиф ерм ион ов, в результате чего частиц ы -
ф ерм ион ы и античастиц ы -ан ти ф ерм ион ы погибаю т в огн енн ой ж аровн е тотальн ой
ан н и ги ляции, п ревращ аясь в излучен и е. О стаю тся «ж ивы м и » только и збы точны е
ф ун дам ен тальн ы е ф ерм и он ы — кварки и леп тон ы без ф ундам ен тальн ы х
ан ти ф ерм ионов — ан ти кварков и ан ти лептон ов. Т ак образую тся асим м етри и
вещ ества без анти вещ ества:
1) кварковая аси м м етри я без ан тикварков;
2) лептонная асим м етри я без ан тилеп тон ов;
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.
375
375
3) П рои сходи т конверси я, т. е. захват нуклон ам и — протон ом и н ейтрон ом —
кварков, в результате чего образуется бари он н ая асим м етри я, т. е. бари он н ое
вещ ество без ан тибарион ов. Р езультатом вселен ской тотальной ан н и гиляци и этого
вещ ества и антивещ ества является п оразительное соотнош ение протон ов и
ф отон ов как квантов и злучени я: один протон на м и ллиард ф отон ов — 1 p н а 10
9
γ.
А н ти м атер и я
«О тц ом » ан ти м атерии является П оль Д ирак, которы й в 1929 г. в своей работе,
посвящ енн ой взаи м одействи ю электрон а с электром агнитн ы м п олем , предсказал
сущ ествовани е ан тичасти ц ы электрона с п олож и тельны м зарядом : через три года
ам ерикан ский астрон ом А ндерсен (родом из Н ью -Й орка), не знавш и й работу П оля
Д ирака об анти части ц е электрон а с п олож и тельны м зарядом , в косм ических лучах
обнаруж и л частиц у с п олож ительны м зарядом , по всем остальны м свойствам
тож дественн ую электрон у с отриц ательны м зарядом . В статье, которую А н дерсен
принес в редакцию ф изического ж урнала для оп убликовани я, частица с
полож ительны м зарядом , по всем остальны м свой ствам иден тичн ая электрону, ещ е
не назы валась п ози троном : редактор п редл ож и л А н дерсен у н азвать части ц у с
полож ительны м зарядом как анти части ц у электрона — п ози троном , с чем А н дерсен
согласился. Т ак А н дерсен стал автором п озитрона как античасти ц ы электрона и тем
сам ы м подтверди л теорети ческое предсказан и е Д и рака об анти частице электрона.
П оэтом у 1932-1934 гг. м ож но счи тать годам и н аступ лен и я эры ан тим атери и : в 1934
г. П олю А н дриен у Д и раку, три дц атидвухлетнем у ф изику -теорети ку, бы ла вручена
Н обелевская п рем ия, а А н дерсен стал лауреатом Н обелевской п рем ии позж е, в 1938
г.
В своей Н обелевской лекц и и вели кий ф и зи к П оль Д и рак, в частности , сказал,
что во В селенной долж н ы сущ ествовать все ан тичастиц ы , соответствую щ ие всем
части ц ам . М ало того, Д и рак счи тал, что в н ей долж н ы сущ ествовать ан тизвезды ,
ан ти галакти ки, составляю щ и е особы й м и р антим атерии — ан ти м ир.
П ервое теоретическое предсказан и е о сущ ествовани и всех ан тичасти ц ,
соответствую щ их всем частиц ам , блестящ е бы ло подтверж ден о в м н огочи сленн ы х
эксперим ен тах 50-х годов Х Х века: бы ли эксперим ен тальн о обн аруж ены и откры ты
практически все анти частицы , соответствую щ ие всем частицам . Э то бы ла великая
эпоха ан тим атери и , которая вдохновляла и п ри зы вала м олоды е ум ы (ин теллекты )
ф и зи ков-теоретиков и эксперим ен таторов к сам озабвенн ом у п оиску анти м атерии во
В селенной и анти м и ра в ней: м ы , м олоды е ф илософ ы , тогда ж и ли заворож енн о и
бы ли вдохновлены этой великой продукти вн ой идеей ан тим атерии и ан тим иров.
Н о втором у теорети ческом у п редсказани ю П оля Д ирака об ан тизвездах,
ан ти галакти ках, составляю щ их анти м и р, не суж дено бы ло оп равдаться: во
В селенной , п о край н ей м ере в нам известном м етагалактическом п ространстве
В селенной, содерж ащ ем 10
21
звезд и 10
11
галакти к, соврем ен н ы е косм ологи чески е и
астроф изические наблю дени я н е заф иксировали н и оди н ф акт сущ ествован и я
ан ти звезд, анти галакти к, предсказанн ы х П олем Д и раком — вели ким ф и зиком всех
врем ен, в своей Н обелевской лекци и .
В ели кие такж е ош и баю тся в свои х п ророчествах: он и ж е лю ди, которы м
свой ственно ош ибаться.
К ак-то великий Н и льс Б ор сказал, что больш ая ош ибка вели кого учен ого всегда
таи т в себе вели кую тай н у: позн ани е всегда нацелено на разгадку и пости ж ен и е этих
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.
376
376
вели ки х тай н при роды — П рирода неисчерпаем а в сокры ти и своих тай н : он а н ас
завораж ивает эти м и н еразгадан н ы м и тайн ам и, откры ти е глубинной и
ф ун дам ен тальн ой тайны всегда представляет собо й великую эп оху, которая лом ает
предел стары х стереоти п ов и традиц и й ф орм и м етодов н аучн ого п озн ан и я и
раздви гает гори зонт наш его м ы ш лени я, вы ходя за рам ки данн ой культуры , и
проклады вает новы е п ути в пости ж ен и и н аш его м и роздания В селенн ой .
М ы в н аш ей работе п одробно исследовали и рассм отрели , как в сам ом
«зароды ш е» тотальн ой анн и ги ляц и и бы ла ун и чтож ен а («похорон ен а» навсегда)
ан ти м атерия — ф ундам ен тальн ы е ан тиф ерм ион ы (кварки и леп тон ы ).
А . Д . С ахаров в 60-е годы Х Х века одн и м и з п ервы х глубоко и сследовал
кон ц епц и ю аси м м етри и В селен н ой как вещ ественн ой без ан тивещ ества: п очем у бы л
наруш ен закон взаим н ого соп ряж ени я части ц ы и анти части ц ы ? О н отм етил
следую щ ие ф и зические услови я:
1) расп ад протона: эта бы ла тогда не только см елая, н о и край н е дерзкая идея»;
2) наруш ение (несохранени е) си м м етри и — С и ком бинированн ой си м м етри и — С Р ;
3) нестаци он арность В селен н ой .
§3. А н ти тя готен и е к ак в ак уум н ая сф ер а В сел ен н ой
К ак м ы уж е п и сали в н аш ей работе, тяготени е и ан титяготение есть две сторон ы
проявлени я одн ой п ротивополож н ости : ан ти тяготен и е есть отри ц ательн ое давлени е
как плотность энерги и , ум н ож енн ая на квадрат скорости света (с ). В ф илософ ском
план е тяготен и е и ан ти тяготен и е — проявлени е един ства противоп олож ностей:
таким единством п ротивополож ностей является сверхп лотн ость (и ли
гиперп лотн ость, бесконечн ая плотность) м атерии, которая одноврем енн о искри вляет
(сж им ает, коллапсирует) или растягивает, расш и ряет структуру пространства -
врем ени .
О дн и м словом , в ф и лософ ском асп екте еди н ством противоп олож ностей является
плотность м атери и (а п од плотностью м атерии м ы п он им аем как п лотн ость вещ ества,
так и п лотность вакуум а), п оэтом у м атерия как ф и лософ ская категория н а
соврем ен н ом уровн е наш их зн ани й о В селенной вклю чает как понятие вещ ества (в
сверхп лотн ом состояни и его и счезает всякое разли чие м еж ду части ц ам и, квантам и
полей, плазм ой и ви ртуальностью и т. д.), так и пон яти е вакуум а: п ока сам ы м и
ш и роким и естественнонаучны м и поняти ям и в области части ц , астроф и зи ки и
косм ологи и являю тся два ф ундам ен тальн ы х и ун и версальн ы х поняти я — вещ ество и
косм ически й вакуум , которы й , как м ы уж е отм ети ли , бы л эксп ери м ентальн о откры т
в сам ом конц е Х Х столетия.
П о знам ен и той ф орм уле Ε = Мс
2
вещ ество есть взаим освязь и
взаи м оп ревращ аем ость м ассы и эн ерги и п ри скоростях, близки х с : тяготени е
вещ ества — п роявлени е этой взаи м освязи и взаим опревращ аем ости м ассы и энерги и
при с .
К осм ически й вакуум — особая ф орм а косм и ческой энерги и , связанн ая с
плотностью эн ергии, чи сленн ое зн ачени е которой составляет 10
-30
г/см
3
. Э то
означает, что плотн ость энерги и косм и ческого вакуум а составляет п очти 67 % всей
м и ровой энерги и в наш ей В селенн ой . С п ец и ф и чн ость п лотности этой эн ергии
вакуум а состои т не только в коли чествен н ом дом и н и ровани и (преобладани и ) над
плотностью всех н евакуум н ы х ком п он ен тов косм и ческой сф еры вещ ества (т. е.
тем ного вещ ества в короне галакти к, и х скоп лен и й и сверхскоплен и й ), ви ди м ого
вещ ества, п реж де всего звездн ого м и ра и и злучени я, но и в ее качествен н ой
особен н ости: эта качествен н ая осо -
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.
377
377
бен н ость п лотности эн ергии вакуум а состои т в ее анти тяготен и и , анти грави тац и и как
отрицательн ом давлен и и (а такж е отриц ательной м ассы ). О три ц ательн ое давлени е
есть плотность энерги и со знаком «м инус», ум нож ен н ая н а квадрат скорости света.
Т яготени е своей гравитац и он н ой си лой п ритяги вает две частицы , соедин яет и
объеди н яет и х в составную ц елостн ую си стем у и сохран яет эту ц елостность, а затем
м ож ет даж е разруш ить (сж ать, коллапсировать), образуя из звезд белы е карли ки,
пульсары как ней трон н ы е звезды и черн ы е ды ры , а такж е квазары и сверхм ассивн ы е
черн ы е ды ры в ядрах акти вн ы х галакти к: тяготен и е есть сила гравитационного
притяж ен и я (сж атия, коллапса как катастроф ического грави тационного сж ати я). О на
вы п олн яет три ф ундам ен тальн ы е ф ун кц и и в наш ем м ироздан и и :
1) сози дательная ф ункция в образован и и круп н ом асш табн ой структуры В селенн ой ,
ком п он ентам и которой являю тся звезды , галакти ки, и х скоплен и я и
сверхскопления, составляю щ и е м етагалактическое простран ство В селенн ой ;
2) ф ункц и я их устой чи вого сохран ени я в пространстве и во врем ени : без этого
устой чи вого сохран ени я круп н ом асш таб н ой структуры В селенн ой н ем ы сли м о
сам о сущ ествовани е наш ей В селенн ой как целостной суперсистем ы ;
3) третья ф ункц и я тяготени я состои т в разруш ительной си ле гравитационного
притяж ен и я (сж ати я, коллапса): звезды рано и ли п оздн о ги бнут, исчерп ав все
ядерное горю чее в свои х н едрах; галакти ки сталкиваю тся друг с другом , и
больш ие эллип тически е галакти ки -«канн и балы » п оглощ аю т м аленьки е, которы е
уходят в небы ти е. Е сть галактики -«сам оуби й ц ы », в ядрах которы х образую тся
сверхм ассивны е черн ы е ды ры (такж е квазары ): эти сверхм асси вн ы е черн ы е ды ры
в результате коллап са м огут п ревратить галакти ки в конечном счете п утем
сли яния и х в си н гулярность.
Е сли бы во В селенн ой сущ ествовало одн о вещ ество и одно тяготени е, то ее
судьба бы ла бы н е только печальной, но и трагичной : в кон еч н ом счете вещ ественн ая
В селенная с ее тяготени ем , гравитаци ей сам а себя коллап си ровала в си н гулярность.
Н о все это п рои зойдет в том случае, если н аш а В селен н ая только и только
вещ ественн ая без косм и ческого вакуум а с его антитяготением , ан тигравитацией :
ф и лософ ский см ы сл и значи м ость откры ти я в сам ом конц е прош лого (только что
уш едш его) века заклю чается в том , что наш а В селенн ая избеж ит в ц елом коллап са и
си н гулярности : и сточн и ком и ф изи ческой п ри чиной этого является сущ ествовани е в
наш ей В селенн ой вм есте с вещ еством с его тяготени ем , гравитаци ей косм и ческого
вакуум а с его анти тяготени ем , ан ти гравитац и ей. К осм ический вакуум с его
ан ти тяготен и ем , антигравитаци ей п роти востои т вещ еству и м еш ает его тяготени ю ,
грави тации осущ ествить вселен ский коллапс и син гулярн ость п утем ускоренного
расш ирен и я В селенн ой .
В ак уум
И так, В селенн ая н аш а п редставляет собой по -своем у строен и ю еди н ство
вещ ества (тем ного вещ ества, видим ого вещ ества и и злучени я) и косм и ческого
вакуум а, откры того н акан ун е нового ты сячелети я: вещ ество — это тяготени е как
си ла грави тационного при тяж ени я (сж ати я, коллапса), а косм и ческий вакуум — это
ан ти тяготен и е как си ла ан ти грави тационного отталкиван и я (растяги вания,
расш ирен и я). П оэтом у в свете вещ ественн ого и вакуум н ого строени я наш ей
В селенной, ее тяготею щ ей и ан ти тяготею щ ей си л н аступило врем я сущ ествен н ого (т.
е. радикального) п ересм отра важ н ейш их традиц и он н ы х общ их воззрен и й на
ф и лософ и ю В селенн ой : для ф и ло-
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.
378
378
соф ского осм ы слени я и п он и м ани я сущ его В селенн ой п роблем ой № 1 является
изначальное состо яние всех начал н аш ей В селен н ой .
И з чего и как возни кла В селенн ая — ф ундам ен тальн ы й и п ервы й вопрос и н ауки
(астроф изи ки, косм ологии и ф и зи ки части ц ), и ф илософ и и , которая с сам ого своего
зарож дени я и становлени я п реж де всего стави ла эти вопросы — «из чего» и «как» и
пы талась реш ить. О днако все эти п оп ы тки вели ких ф илософ ов н е увен чали сь и н е
м огут увенчаться успехом в силу сам ого характера ф и лософ ской деятельности как
ум озри тельн ой и отвлеченн ого м ы ш лени я, лиш енного характера м атем ати ческого и
эксперим ен тальн ого м одели ровани я.
И вм есте с тем им и (ф и лософ ам и -м ы слителям и ) бы ли п остули рован ы вели кие
прозрени я — и деи, концеп ц и и , учен и я («Д ао» Л ао -Ц зы , ап ейрон А н акси м ан дра, атом
Д ем окрита, огонь Г ераклита, и дея П латон а как м одель сущ его, субстанция С п и н озы ,
абсолю т Г егеля и В л. С оловьева и т. д. и т. п.).
Ф илософ ы -м ы сли тели так и ли иначе всегда и везде стави ли вопросы — «и з
чего» и «как» родилась та В селенн ая, где н а м аленькой бы линке-Зем ле, затерянной
где-то н а сам ы х окраин ах М лечного П ути среди ста м и лли ардов его солнц,
появили сь ж изн ь, человек и разум . О бъектом ф илософ ского м ы ш лен и я и сознан и я
всегда бы л м и р, в котором ж и вет человек со всем и его ж изненн ы м и проблем ам и -
радостью и горем , драм ой и трагедией : человек всегда и везде стрем и лся и стрем ится
познать и п ости чь этот м и р. Н о для ф илософ и и п остиж ени е м ироздани я не является и
не м ож ет бы ть только зн ани ем об этом м и ре: постиж ени е человеком м ироздани я —
сам опозн ан и е человеком сам ого себя и своего п редн азначени я в этом м ире. Ч ерез
познани е при роды человек преж де всего позн ает сам ого себя как часть этой природы .
К ак сказал вели кий Л . Ф ей ербах, п рирода в человеке и через посредство его п ознает
сам у себя.
Н и ж е м ы рассм отри м три кон ц епц и и о начале всех н ачал рож ден и я н аш ей
В селенной, которы е бы ли сф орм улирован ы во второй полови н е уш едш его столети я и
так и ли иначе ш и роко и акти вн о обсуж дались н аучн ой общ ественн остью —
астроф изикам и , косм ологам и и ф изикам и части ц : проблем а начала всех н ачал
рож ден и я В селен н ой в один аковой степени значи м ости бы ла проблем ой № 1 тех и
других учены х.
1. Э то сф орм улированн ая Г . А . Г ам овы м в 1940 -1950-е гг. горячая м одель
В селенной для получени я вещ ества и образовани я вещ ественной В селенн ой : ранн яя
эпоха стан овлен и я В селен н ой представляла собой ядерн ы й котел, где бы ли сварен ы
сам ы е легкие ядра водорода и гели я. В одород и гелий являю тся сам ы м и
распространенн ы м и элем ен там и , из которы х образую тся и образованы звезды в
галакти ках: и х соотнош ен и е составляет 75 % водорода и 23 % гели я, а остальны е 2 %
— тяж елы е элем ен ты .
Д ля Г . Г ам ова н ачалом всех н ачал рож ден и я В селен н ой бы ло сверхплотное
вещ ество при сверхвы сокой тем пературе в м илли арды м и ллиардов градусов: это
сверхп лотн ое вещ ество при м илли ардах м и ллиардов градусов тепла — ф изическое
условие терм оядерной реакции в сам ую ранн ю ю эпоху рож дени я В сел енн ой п осле
Б ольш ого взры ва.
В одород и гели й , расп ространенн ость которы х обеспечивает вещ ествен н ы й
состав н аш ей В селен н ой , бы ли сварен ы в эти х терм оядерн ы х реакциях в сам ую
ран н ю ю эп оху наш ей В селенн ой . (П ока м ы абстрагируем ся от нали чи я тем ного
вещ ества, т. е. скры ты х м асс, в корон ах (гало) галакти к.)
В целом м ож н о отм ети ть, что горячая м одель В селенн ой Г . Г ам ова — м одель
для получени я вещ ества (т. е. видим ого вещ ества, «светящ егося» вещ ества) и для
образован и я вещ ественной В селенн ой без косм и ческого вакуу м а. В ещ ество, и з
которого образу-
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.
379
379
ется вещ ественн ы й состав наш ей В селенн ой , п олучается и з сверхплотн ого и
сверхгорячего вещ ества в терм оядерн ом котле в ранн ю ю эп оху стан овлени я наш ей
В селенной п осле Б ольш ого взры ва: н ачалом всех н ачал становлен и я н аш ей
В селенной и кон струи рован и я круп н ом асш табн ой вещ ественной структуры
В селенной бы ло сверхплотное вещ ество, сравни м ое с плотн остью ядерн ой м атери и в
атом ах. И з вещ ества, плотн ость которого сравни м а с п лотн остью ядерн ой м атери и ,
кон струируется наш а вещ ественн ая В селенн ая: гам овская В селен н ая — только и
только вещ ественная с ее тяготени ем , гравитацией без косм ического вакуум а с его
ан ти тяготен и ем , ан ти гравитаци ей.
2. В торая м одель В селен н ой — косм ологи ческая си н гулярн ость как начало всех
начал н аш ей В селенн о й : косм ологи ческая си н гулярн ость — точка (ненулевого
разм ера в соответствии с соотн ош ением н еоп ределен н остей ) бескон ечн ой п лотности
м атерии и искривленн ого п ространства-врем ени (м ы о си н гулярности п и сали на
протяж ении всей н аш ей работы , поэтом у здесь нет см ы сла снова п овторять все).
Б езусловн о, вы работка идеи си н гулярности как ф ундам ентальн ой идеи в
соврем ен н ой косм ологии, астроф изике и ф и зи ке части ц явилась м ощ ны м
сти м ули рую щ им ф актором п он и м ани я и осозн ан и я общ ей теори и отн оси тельн ости
как теори и сильн ы х полей тяготени я при скоростях, бли зки х к скорости света с
2
, и
необходим ости создани я новой кван товой теории гравитации для теоретического
осознан и я и осм ы слени я сам ой син гулярн ости, в окрестности которой п ерестаю т
работать все надеж н о устан овленн ы е ф и зи чески е законы . В этом состои т осн овной
ф и лософ ский см ы сл и значим ость идеи си н гулярн ости : он а стави т предел
прим ен и м ости О Т О Э й н ш тейн а и откры вает н овы й ф ундам ен тальн ы й горизонт
продвиж ен и я вглубь м атери и и пространства-врем ени для н аучн ого п ознан и я и
ф и лософ ского осм ы слени я его вп ечатляю щ их дости ж ени й .
В чем ж е в свете нам и рассм атриваем ой проблем ы о начале всех начал состои т
ф и лософ ская значи м ость и см ы сл си н гулярн ости?
С и н гулярн ость в ф и лософ ском осм ы слени и и пон и м ан и и — глубоко
противоречивое п он яти е (категория), воп лощ аю щ ее в своем содерж ан и и един ство
тяготени я, гравитации и ан титяготен ия, ан тигравитации: си нгулярн ость как
бесконечн ая плотность — ф ен ом ен сам оотри ц ани я, сам оотталкивани я, ф еном ен,
которы й сам себя отри ц ает. П очем у и каки м образом ?
Б ескон ечн ая плотн ость — результат коллап са как катастроф и ческого
грави тационного сж атия вещ ества и пространства-врем ен и : в результате этого все
сущ ее п ревращ ается в одну гравитационн ую м ассу и , следовательно, эн ерги ю в
соответствии со знам ен и той ф орм улой Ε — Мс
2
.
Но эта грави тационная м асса н е есть классическое явлен и е, а является
квантовы м , т. е. квантово-грави таци он н ы м явлением — м и крогравитаци я,
подчиняю щ аяся кван товы м закон ом ерн остям . М и крограви таци я как кван товы й
ф еном ен долж н а и , действительн о, п одчи н яется кван товы м законам квантовой
грави тации, соотн ош ен и я н еоп ределен н остей и квантования — «кван т» м атери и ,
«кван т» п ространства и «квант» врем ен и : не является ли это кван тован и е грави тац и и
пределом силы тяготени я как грави таци он н ого коллап са? И н ы м и словам и, коллап с
как катастроф ическое гравитационное сж атие см ож ет ли и дальш е коллап сировать
«кван т» м атерии , п ространства и врем ени ?! О твет долж ен бы ть отрицательн ы м :
м и крогравитац и я как квантованн ое явлен и е вряд ли п одвергн ется дальней ш ем у
коллап сирован и ю . П оэтом у м ож но задавать воп рос: н е является ли «кван товани е»
м атерии, пространства и врем ени кон ечны м п ределом
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.
380
380
тяготени я как гравитационн ого сж ати я? И вм есте с тем этот квантовы й предел как
кон ечн ость дей стви я тяготени я, грави таци и н е является ли н ачалом появлен ия
ан ти тяготен и я, анти грави таци и : ведь антитяготение, ан тигравитация — плотн ость со
знаком «м инус», ум н ож енн ая на квадрат скорости света — с , как об этом п и ш ут
авторы зам ечательной книги «В селенн ая, ж и знь, черны е ды ры » член -корреспонден т
Р А Н А . М . Ч ереп ащ ук и п роф ессор, доктор ф изико-м атем ати чески х наук А . Д .
Ч ерн и н .
Б ескон ечн ая плотность в ф и лософ ском пон и м ан и и сам а по себе — свое
собственное сам оотри ц ани е, т. е. отри ц ательн ое давлен и е, отри ц ательная м асса как
сам оотри ц ани е, сам орастяги вани е, сам оудален и е тел друг от друга. Т ак, в
си н гулярности тяготение сам о по себе порож дает антитяготение, грави тация —
ан ти грави тацию : тяготени е сам о п о себе становится в си н гулярности
ан ти тяготен и ем , гравитаци я п ревращ ается в антигравитацию . И н аче нам чуж до
поним ан и е, п очем у косм ологи ческая сингулярн ость как и зн ачальное н ачало
катастроф ически взры вается Б ольш им взры вом , в чем ж е при чи н а и источн и к
ф еном ен а и н ф ляци он н ого ускорен и я рож даем ой н аш ей В селенн ой, как и каки м
образом генери рую тся элем ен тарны е части ц ы и ан ти частицы , откуда появляется
класси ческое п ространство-врем я. В едь Б ольш ой взры в н е внеш н яя какая-то
м и стическая си ла, катастроф ически взры ваю щ ая косм ологи ческую син гулярн ость
как н ачальное состояние В селенн ой : вн е сингулярн ости н е бы ло и н е м огло бы ть
никакой абсолю тн ой силы (ни м и стической , ни теологи ческой , ни
ан троп ологической и т. д.), которая обладала бы сп особн остью катастроф ически
взры вать син гулярн ость: Б ольш ой взры в — дело сам ой сингулярн ости как
ан ти тяготен и я, анти грави таци и как си лы отрицательн ого давлен ия, отрицательн ой
м ассы , чудови щ ной си лы катастроф и ческого сам оотри ц ани я и сам оотталкиван и я.
В последни е десятилети я п рош лого (Х Х ) века наш а диалектика в такую
нем и лость п ала у псевдоноваторов-ф и лософ ов, что даж е страш н о озвучивать ее и м я:
я не за старую д и алекти ку, а за соверш енно н овую , отвечаю щ ую свои м ф илософ ским
содерж ан и ем н овейш им дости ж ен и ям в области соврем ен н ого естествознани я,
преж де всего ф и зи ки частиц , астроф и зи ки и косм ологии, а такж е н ели н ейн ой
динам ики — теории хаоса Э . Л орен ц а, теори и сам оо рган и зац и и (т. е. си н ергетики ) Г .
Х акен а, И . П ри гож и н а и м н оги х други х.
С тои т отм етить и особо подчеркнуть, что вся вторая половин а п рош лого (Х Х )
века п редставляет собой гранди озн ы е п о своей глуби н е и н асы щ ен н ости , п о -
настоящ ем у револю ци онны е сдви ги и откр ы ти я вообщ е в соврем енн ом
естествозн ан и и , в частн ости и особен ности в соврем ен н ой ф ундам ен тальн ой ф и зике
части ц , астроф и зике и косм ологи и : ф и лософ ия (особенн о старая ди алектика)
прозябает все ещ е в стадии первой половин ы Х Х в., а естественн ы е науки (особен н о
ф и зи ка части ц , астроф и зи ка и косм ология) п ереш агнули Х Х век и вступили в н овое
ты сячелети е не только вели ки м и откры ти ям и , но и ф ундам ен тальн ы м и проблем ам и
поиска н ового гори зонта м ира и м ы ш лени я: откры ти я и дости ж ен и я в ф и зи ке части ц ,
астроф изике и косм ологи и настолько радикальн ы и по своем у ф и лософ ском у см ы слу
и значи м ости револю ц и он ны , что с п ом ощ ью традиц и он н ого ф и лософ ского способа
и м етода м ы ш лени я абсолю тно н евозм ож но н и поним ани е их, ни осм ы слен и е:
необходим а разработка новой категори альной структуры ди алекти ки м ы ш лени я н а
осн ове обобщ ени я эти х вп ечатляю щ и х и захваты ваю щ их дух откры ти й .
3. Т ретья м одель о начале всех н ачал рож дени я н аш ей В селенн ой —
косм ически й вакуум с его ан ти тяготени ем , анти грави таци ей: косм и чески й вакуум
как ф ено-